Inhoud
- ... ngstroms en Nanometers
- Hoe golflengte te bepalen
- Rayleigh-criterium
- Energie per foton
- Rode verschuiving
Licht wordt in veel eenheden gemeten. De golflengte, λ, wordt gemeten in zowel ... ngstroms als nanometers. De frequentie wordt gemeten in Hertz. De energie wordt meestal gemeten in elektron-volt (eV), omdat Joule te groot is om praktisch te zijn. De roodverschuiving wordt gemeten in eenheden op korte afstand (als de verschuiving in de emissielijnen op de spectrograaf wordt gemeten) of in snelheidseenheden, van hoe snel het object wordt ontvangen.
... ngstroms en Nanometers
Een ... ngstrom (...) is 10 ^ -10 meter. Een nanometer (nm) is 10 ^ -9 meter. De golflengten van het elektromagnetische spectrum strekken zich uit van 10 ^ 12 nm tot 10 ^ -3 nm. Een nanometer is de golflengte van een zacht röntgenfoton. Het zichtbare bereik van licht is 400 - 750 nm. Merk op dat, aangezien de snelheid van het licht zowel constant is als een product van golflengte en frequentie, d.w.z. c = λν, het kennen van de golflengte betekent dat u ook de frequentie kent. (De frequentie wordt meestal weergegeven met de Griekse letter nu.)
Hoe golflengte te bepalen
De golfkarakter van licht kan worden vertoond door monochromatisch (van slechts één golflengte) licht door twee zeer nauwe pinholes (of equivalent door een diffractierooster) te laten. Het licht van de twee gaatjes interfereert met elkaar en creëert een patroon van heldere en donkere lijnen op een verre muur, waardoor het golvende karakter van het licht zichtbaar wordt.
Rayleigh-criterium
Ditzelfde annulatie- en vergrotingspatroon is te zien in watergolven gecreëerd door twee nabijgelegen bobs. De pieken heffen de troggen van de golven op, terwijl pieken pieken versterken. Uit de meting van de patronen en de afstand tussen de spleten, kan een vergelijking, het Rayleigh-criterium genaamd, de golflengte van de lichtgolven bepalen. Om hogere energieën te berekenen, zoals voor röntgenstralen, wordt kristaldiffractie gebruikt in plaats van roosters. De röntgenstralen reflecteren op een kristalrooster, bijvoorbeeld NaCl, en vormen ook interferentiepatronen.
Energie per foton
De energie van een foton is gerelateerd aan zijn frequentie en - aangezien c = λν - aan zijn golflengte. De relatie is E = hν, waarbij h Plancks constant is. De eenheid die meestal wordt gebruikt voor fotonenenergie is de elektron-volt (eV). Een elektron-volt is de verandering in kinetische energie van een elektron dat zich verplaatst van een plaats waar de spanningspotentiaal V is naar een plaats waar het V + 1 is. Gammastralen hebben een energie van ongeveer een miljoen eV. Aan de andere kant van het spectrum hebben radiogolven energie van een miljoenste tot miljardste van een eV. Het zichtbare spectrum ligt er tussenin, ongeveer vijf eV.
Rode verschuiving
Speciale relativiteitstheorie dicteert dat het licht van een snel rijdend object nog steeds lijkt te reizen naar de universele constante c, zelfs voor een object dat zo snel achteruitgaat als sterrenstelsels. De theorie dicteert verder dat de golflengte wel verandert en wordt verkort met een verhouding die wordt bepaald door de snelheid van het object ten opzichte van de waarnemer. De verlenging is waarneembaar in het spectrum van terugtrekkende objecten. In het bijzonder verschuiven de emissielijnen van het lichtabsorberende en lichtemitterende gas van het object naar het langere golflengte-einde van het spectrum. De lichtverschuiving kan buiten de spectograaf worden gemeten in termen van de absolute verandering van golflengte, dat wil zeggen in nm of ... Of de spectroscopische verschuiving kan worden omgezet in de snelheid van het ontvangende object en worden gemeten in kilometers per seconde, of (omdat op galactische schaal de snelheden zo hoog zijn) als een deel van de snelheid van het licht, bijvoorbeeld 0,5c.