Inhalt
- ... Ngström und Nanometer
- Wie man die Wellenlänge bestimmt
- Rayleigh-Kriterium
- Energie pro Photon
- Rote Umschalttaste
Licht wird in vielen Einheiten gemessen. Seine Wellenlänge λ wird sowohl in Ngström als auch in Nanometern gemessen. Ihre Frequenz wird in Hertz gemessen. Seine Energie wird normalerweise in Elektronenvolt (eV) gemessen, da Joule zu groß sind, um praktisch zu sein. Seine Rotverschiebung wird entweder in Einheiten für kurze Entfernungen (wenn die Verschiebung der Emissionslinien auf dem Spektrographen gemessen wird) oder in Geschwindigkeitseinheiten gemessen, ab wie schnell das Objekt empfangen wird.
... Ngström und Nanometer
Ein Angstrom (...) beträgt 10 ^ -10 Meter. Ein Nanometer (nm) ist 10 ^ -9 Meter. Die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums reichen von 10 ^ 12 nm bis 10 ^ -3 nm. Ein Nanometer ist die Wellenlänge eines weichen Röntgenphotons. Der sichtbare Lichtbereich beträgt 400-750 nm. Da die Lichtgeschwindigkeit sowohl konstant als auch ein Produkt aus Wellenlänge und Frequenz ist, d. H. C = λν, bedeutet die Kenntnis der Wellenlänge, dass Sie auch die Frequenz kennen. (Die Häufigkeit wird normalerweise mit dem griechischen Buchstaben nu dargestellt.)
Wie man die Wellenlänge bestimmt
Die Wellennatur von Licht kann gezeigt werden, indem monochromatisches Licht (mit nur einer Wellenlänge) durch zwei sehr enge Nadellöcher (oder äquivalent durch ein Beugungsgitter) geleitet wird. Das Licht der beiden Nadellöcher interferiert miteinander und erzeugt ein Muster aus hellen und dunklen Linien an einer entfernten Wand, wodurch der Wellencharakter des Lichts sichtbar wird.
Rayleigh-Kriterium
Dasselbe Auslöschungs- und Vergrößerungsmuster kann in Wasserwellen beobachtet werden, die von zwei nahegelegenen Bobs erzeugt werden. Die Gipfel heben die Wellentäler auf, während die Gipfel die Gipfel verstärken. Aus dem Maß der Muster und dem Abstand zwischen den Schlitzen kann eine als Rayleigh-Kriterium bezeichnete Gleichung die Wellenlänge der Lichtwellen bestimmen. Zur Berechnung höherer Energien, beispielsweise für Röntgenstrahlen, wird anstelle von Gittern die Kristallbeugung verwendet. Die Röntgenstrahlen werden von einem Kristallgitter, z. B. NaCl, reflektiert und bilden auch Interferenzmuster.
Energie pro Photon
Die Energie eines Photons hängt von seiner Frequenz und - da c = λν - von seiner Wellenlänge ab. Die Beziehung ist E = hν, wobei h Plancks-Konstante ist. Die üblicherweise für Photonenenergie verwendete Einheit ist das Elektronenvolt (eV). Ein Elektronenvolt ist die Änderung der kinetischen Energie eines Elektrons, das sich von einem Ort mit einem Spannungspotential von V zu einem Ort mit einem Spannungspotential von V + 1 bewegt. Gammastrahlen haben eine Energie von ungefähr einer Million eV. Am anderen Ende des Spektrums haben Radiowellen eine Energie von einem Millionstel bis Milliardstel eines eV. Das sichtbare Spektrum liegt dazwischen bei etwa fünf eV.
Rote Umschalttaste
Die spezielle Relativitätstheorie schreibt vor, dass das Licht eines sich beschleunigenden Objekts immer noch mit der universellen Konstante c zu wandern scheint, selbst wenn ein Objekt so schnell zurücktritt wie Galaxien. Die Theorie schreibt weiterhin vor, dass sich die Wellenlänge ändert und sich um einen Anteil verkürzt, der durch die Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Betrachter bestimmt wird. Die Verlängerung ist im Spektrum der zurückweichenden Objekte zu beobachten. Insbesondere verschieben sich die Emissionslinien des lichtabsorbierenden und des lichtemittierenden Gases des Objekts zum längerwelligen Ende des Spektrums. Die Lichtverschiebung kann vom Spektrographen aus in Form der absoluten Wellenlängenänderung gemessen werden, dh in nm oder ... Oder die spektroskopische Verschiebung kann in die Geschwindigkeit des empfangenden Objekts umgewandelt und entweder in Kilometern pro Sekunde oder gemessen werden (weil auf einer galaktischen Skala die Geschwindigkeiten so hoch sind) als Anteil der Lichtgeschwindigkeit, z. B. 0,5 c.