Contenu
- ... ngstroms et nanomètres
- Comment déterminer la longueur d'onde
- Critère de Rayleigh
- Energie par photon
- Décalage rouge
La lumière est mesurée en plusieurs unités. Sa longueur d'onde, λ, est mesurée en nanomètres et en nanomètres. Sa fréquence est mesurée en Hertz. Son énergie est généralement mesurée en électron-volts (eV), car les joules sont trop grandes pour être pratiques. Son décalage vers le rouge est mesuré soit en unités de courte distance (si l'on mesure le décalage dans les lignes d'émission sur le spectrographe), soit en unités de vitesse, à partir de la vitesse à laquelle l'objet reçoit.
... ngstroms et nanomètres
Un ... ngstrom (...) mesure 10 ^ -10 mètres. Un nanomètre (nm) est 10 ^ -9 mètres. Les longueurs d'onde du spectre électromagnétique s'étendent de 10 ^ 12 nm à 10 ^ -3 nm. Un nanomètre est la longueur d'onde d'un photon à rayons X doux. La plage de lumière visible est comprise entre 400 et 750 nm. Notez que, puisque la vitesse de la lumière est à la fois constante et un produit de la longueur d’onde et de la fréquence, c.-à-d. C = λν, connaître la longueur d’onde signifie que vous connaissez également la fréquence. (La fréquence est généralement représentée par la lettre grecque nu.)
Comment déterminer la longueur d'onde
La nature d'onde de la lumière peut être exposée en laissant passer la lumière monochromatique (d'une seule longueur d'onde) à travers deux trous d'épingle très proches (ou de manière équivalente à travers un réseau de diffraction). La lumière provenant des deux trous d'épingle se mêle, créant un motif de lignes lumineuses et sombres sur un mur distant, révélant le caractère ondulatoire de la lumière.
Critère de Rayleigh
Cette même tendance d'annulation et d'augmentation est visible dans les vagues d'eau créées par deux bobs à proximité. Les pics annulent les creux des vagues, tandis que les pics renforcent les pics. A partir de la mesure des motifs et de la distance entre les fentes, une équation appelée critère de Rayleigh peut déterminer la longueur d'onde des ondes lumineuses. Pour calculer des énergies plus élevées, comme pour les rayons X, la diffraction à cristal est utilisée à la place des réseaux. Les rayons X réfléchissent un réseau cristallin, par exemple NaCl, et forment également des motifs d'interférence.
Energie par photon
L'énergie d'un photon est liée à sa fréquence et - puisque c = λν - à sa longueur d'onde. La relation est E = hν, où h est la constante de Plancks. L'unité habituellement utilisée pour l'énergie des photons est l'électron-volt (eV). Un électron-volt est le changement d'énergie cinétique d'un électron se déplaçant d'un endroit où le potentiel de tension est V à un endroit où il est V + 1. Les rayons gamma ont une énergie d'environ un million d'eV. De l’autre côté du spectre, les ondes radio ont une énergie d’un millionième à un milliardième d’eV. Le spectre visible se situe entre environ 5 eV.
Décalage rouge
La relativité restreinte dicte que la lumière d’un objet en mouvement semble toujours voyager à la constante universelle c, même pour un objet qui recule aussi rapidement que les galaxies. La théorie continue en dictant que la longueur d'onde change, se raccourcissant d'une proportion déterminée par la vitesse de l'objet par rapport à l'observateur. L'allongement est observable dans le spectre des objets en recul. Plus précisément, les lignes d'émission du gaz absorbant et émettant de la lumière de l'objet se décalent vers l'extrémité du spectre présentant la plus grande longueur d'onde. Le décalage de lumière peut être mesuré hors spectrographe en termes de changement absolu de longueur d'onde, c'est-à-dire en nm ou .... Ou le décalage spectroscopique peut être converti en vitesse de l'objet récepteur et mesuré soit en kilomètres par seconde, soit (car à une échelle galactique, les vitesses sont si élevées) en proportion de la vitesse de la lumière, par exemple, 0,5c.