光は何で測定されますか?

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著者: Lewis Jackson
作成日: 6 5月 2021
更新日: 1 J 2024
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光は多くの単位で測定されます。その波長λは、... ngストロームとナノメートルの両方で測定されます。その周波数はヘルツで測定されます。ジュールは大きすぎて実用的ではないため、通常、そのエネルギーは電子ボルト(eV)で測定されます。その赤方偏移は、近距離単位(分光器の輝線のシフトを測定する場合)または速度単位で、物体がどれだけ早く戻ってくるかで測定されます。

... ngstromsとナノメートル

... ngstrom(...)は10 ^ -10メートルです。ナノメートル(nm)は10 ^ -9メートルです。電磁スペクトルの波長は10 ^ 12 nmから10 ^ -3 nmに広がっています。ナノメートルは、軟X線光子の波長です。光の可視範囲は400-750 nmです。光の速度は一定であり、波長と周波数の積、つまりc =λνであるため、波長を知ることは、周波数も知っていることを意味することに注意してください。 (頻度は通常ギリシャ文字nuで表されます。)

波長を決定する方法

光の波動性は、単色(1波長のみ)の光を2つの非常に近いピンホール(または同等に回折格子)に通すことで示すことができます。 2つのピンホールからの光は互いに干渉し、遠くの壁に明るい線と暗い線のパターンを作成し、光の波の特徴を明らかにします。

レイリー基準

この同じキャンセルと増強のパターンは、2つの近くのボブによって作成された水波で見ることができます。ピークは波の谷を打ち消し、ピークはピークを補強します。パターンの測定値とスリット間の距離から、レイリー基準と呼ばれる方程式が光波の波長を決定できます。 X線などのより高いエネルギーを計算するには、回折格子の代わりに結晶回折を使用します。 X線は、NaClなどの結晶格子で反射し、同様に干渉パターンを形成します。

光子あたりのエネルギー

光子のエネルギーはその周波数に関連しており、c =λνであるため、その波長に関連しています。関係はE =hνです。hはPlancks定数です。光子エネルギーに通常使用される単位は、電子ボルト(eV)です。電子ボルトは、電位がVである場所からV + 1である場所に移動する電子の運動エネルギーの変化です。ガンマ線のエネルギーは約100万eVです。スペクトルの反対側では、電波はeVの100万分の1から10億分の1のエネルギーを持っています。可視スペクトルはその中間にあり、約5 eVです。

レッドシフト

特殊相対性理論は、銀河のように速く後退する物体であっても、高速化する物体からの光は依然として普遍定数cで進むように見えることを示しています。理論は、観測者に対する物体の速度によって決定される割合で短くなり、波長が変化することを決定し続けます。延長は、後退する物体のスペクトルで観察できます。具体的には、物体の光吸収および発光ガスの輝線は、スペクトルの長波長端に向かってシフトします。光シフトは、波長の絶対的な変化、つまりnmまたは...でスペクトログラフから測定できます。または、分光シフトを先の物体の速度に変換し、キロメートル/秒、または(銀河スケールでの速度が非常に高いため)光の速度の割合、たとえば0.5c。