Contenido
- ... ngstroms y nanómetros
- Cómo determinar la longitud de onda
- Criterio de Rayleigh
- Energía por fotón
- Cambio rojo
La luz se mide en muchas unidades. Su longitud de onda, λ, se mide en ... ngstroms y nanómetros. Su frecuencia se mide en hercios. Su energía generalmente se mide en electronvoltios (eV), ya que los julios son demasiado grandes para ser prácticos. Su desplazamiento al rojo se mide en unidades de corta distancia (si se mide el desplazamiento en las líneas de emisión en el espectrógrafo) o en unidades de velocidad, a partir de qué tan rápido retrocede el objeto.
... ngstroms y nanómetros
Un ... ngstrom (...) es 10 ^ -10 metros. Un nanómetro (nm) es 10 ^ -9 metros. Las longitudes de onda del espectro electromagnético se extienden de 10 ^ 12 nm a 10 ^ -3 nm. Un nanómetro es la longitud de onda de un fotón de rayos X blando. El rango visible de luz es 400-750 nm. Tenga en cuenta que, dado que la velocidad de la luz es constante y producto de la longitud de onda y la frecuencia, es decir, c = λν, entonces conocer la longitud de onda significa que también conoce la frecuencia. (La frecuencia generalmente se representa con la letra griega nu.)
Cómo determinar la longitud de onda
La naturaleza ondulatoria de la luz se puede exhibir dejando que la luz monocromática (de una sola longitud de onda) atraviese dos orificios muy cercanos (o equivalente a través de una rejilla de difracción). La luz de los dos poros interfiere entre sí, creando un patrón de líneas brillantes y oscuras en una pared distante, revelando el carácter ondulatorio de la luz.
Criterio de Rayleigh
Este mismo patrón de cancelación y aumento se puede ver en las ondas de agua creadas por dos bobs cercanos. Los picos cancelan los canales de las olas, mientras que los picos refuerzan los picos. A partir de la medida de los patrones y la distancia entre las rendijas, una ecuación llamada criterio de Rayleigh puede determinar la longitud de onda de las ondas de luz. Para calcular energías más altas, como los rayos X, se usa la difracción de cristales en lugar de las rejillas. Los rayos X se reflejan en una red cristalina, por ejemplo, NaCl, y también forman patrones de interferencia.
Energía por fotón
La energía de un fotón está relacionada con su frecuencia y, dado que c = λν, con su longitud de onda. La relación es E = hν, donde h es constante de Plancks. La unidad que generalmente se usa para la energía de los fotones es el electrón-voltio (eV). Un electrón-voltio es el cambio en la energía cinética de un electrón que se mueve desde un lugar donde el potencial de voltaje es V a un lugar donde es V + 1. Los rayos gamma tienen una energía de aproximadamente un millón de eV. En el extremo opuesto del espectro, las ondas de radio tienen una energía de una millonésima a una billonésima de eV. El espectro visible está en el medio, alrededor de cinco eV.
Cambio rojo
La relatividad especial dicta que la luz de un objeto a toda velocidad todavía parece viajar a la constante universal c, incluso para un objeto que retrocede tan rápido como las galaxias. La teoría continúa dictando que la longitud de onda cambia, acortándose en una proporción determinada por la velocidad del objeto en relación con el observador. El alargamiento es observable en el espectro de objetos que retroceden. Específicamente, las líneas de emisión del gas absorbente y emisor de luz del objeto se desplazan hacia el extremo del espectro de longitud de onda más larga. El desplazamiento de la luz se puede medir desde el espectrógrafo en términos del cambio absoluto de la longitud de onda, es decir, en nm o ... O el desplazamiento espectroscópico se puede convertir a la velocidad del objeto que retrocede y medirse en kilómetros por segundo, o (porque en una escala galáctica, las velocidades son tan altas) como una proporción de la velocidad de la luz, por ejemplo, 0.5c.