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Fizeauexperiment

Fixeauexperiment zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Naturkonstante, die meistens als Geschwindigkeit des Lichtes im Vakuum definiert wird und einen Zahlenwert von c = 299792458 m/s = 299792,458 km/s hat. So weit so gut, doch wird man bei der Angabe von Geschwindigkeiten nicht darauf verzichten können, zu sagen, worauf sich die Geschwindigkeitsangabe bezieht, d.h. man hat dort, wo ein solches Bezugssystem nicht intuitiv und als unausgesprochener Konsens vorhanden ist, eine Festlegung zu treffen. An dieser Stelle soll der Vorschlag gemacht werden, dass ersteinmal die Geschwindigkeiten der Ausbreitung einer Lichtwelle in einem Medium, z.B. in Glas oder in Luft als Vorbild genommen wird, d.h. es wird die Geschwindigkeit des Lichtstrahls bezüglich des als Ruhesystem funktionierenden Mediums angegeben. Diese Methode, ein Bezugssystem für die Geschwindigkeitsangabe einer sich ausbreitenden Lichtwellenfront zu wählen, könnte auch auf die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum Verwendung finden, indem man so tut, als ob das Vakuum ein Medium wäre. Insofern könnte die Lichtgeschwindigkeit im Weltraum dann auf ein Himmelskoordinatensystem bezogen werden, dessen Ursprung durch Geraden zwischen weit entfernten Fixsternen festgelegt wird. Teilweise wird die Lichtgeschwindigkeit auch auf die CMB (cosmic microwave background), d.h. die Hintergrundstrahlung, im Universum bezogen - allerdings weichen die Werte dann ab. Der Begriff Lichtgeschwindigkeit bezeichnet also die Geschwindigkeit des Lichtes im Vakuum. Die Formel ist:
c =\frac s t


GlühlampeAusbreitungzweimalc
An dieser Stelle tritt dann oftmals die aus dem Sport bekannte Frage auf, ob es nicht schneller ginge und es gibt hierzu sehr unterschiedliche Ansätze. Dazu wäre die Frage zu klären, in welchem Falle man davon sprechen könnte, dass eine Geschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit des Lichtes sei. Wenn eine Lampe eingeschaltet wird, dann breitet sich das Licht nach allen Seiten aus und man könnte überlegen mit welcher Relativ- oder Differenzgeschwindigkeit sich zwei Lichtwellenfronten, die genau auf der entgegengesetzten Seite liegen, sich voneinander entfernen - das wird sicherlich die doppelte Lichtgeschwindigkeit sein, doch damit ist nichts bahnbrechend neues ausgesagt, da es sich um zwei voneinander völlig unabhängige Ereignisse handelt. In diesem Zusammenhang wird oftmals auch die hohe Geschwindigkeit eines rotierenden Laserstrahls erwähnt, dessen Lichtpunkt z.B. mit dreifacher Lichtgeschwindigkeit über den Mond streichen würde. Es würde allerdings auch hier keine Information mit mehr als Lichtgeschwindigkeit übertragen w
Laser im kreis
erden.Wenn man es sich als Gedankenexperiment einmal vorstellt, dass ein Laserstrahl, der irgendeine Information projiziert, z.B. den Buchstaben "A", im Kreis rotiert und dabei eine Umdrehung pro Sekunde macht, dann würde er die Mondoberfläche mit einer Geschwindigkeit von

v=384000000*2*pi m/ 1s=24,12743158*10^8 m/s überstreichen, was ca. das 8fache der Lichtgeschwindigkeit wäre. Dies stände auf den ersten Blick im Widerspruch zur Behauptung, dass keine Information schneller als mit c=2,99792458*10^8 m/s übermittelt werden könne. Allerdings kann man hin und her überlegen, wie man will, es gelingt so nicht einen Buchstaben irgendwo einzugeben und ihn dann mit mehr als Lichtgeschwindigkeit zu einer Empfängerstation zu befördern.

Wenn sich ein bewegbares Objekt mit der Geschwindigkeit v_A bewegt und auf bzw. in diesem sich ein zweites Objekt mit der Geschwindigkeit v_B bewegt, dann möchte man annehmen, dass die Gesamtgeschwindigkeit v_Gesamt=v_A + v_B wäre - dem stimme ich zu - allerdings wird einer solchen Ansicht teilweise widersprochen, so dass dann doch der Versuch gemacht werden soll, einen Nachweis zu führen, dass v_Gesamt = v_A + v_B ist.Die Bewegung der Objekte A und B so
AdditionGeschw
ll über ein Zeitintervall t stattfinden, hierbei bewegt sich Objekt A um die Strecke s=a und das Objekt B um die Strecke s=b. Somit errechnen sich die Einzelgeschwindigkeiten v_A=a/t und v_B=b/t Die Gesamtgeschwindigkeit des Objektes B von außen aus betrachtet wäre dann

v_Gesamt=(a+b)/t=a/t+b/t=v_A+v_B

Wird also in einem bewegten Fahrzeug Licht eingeschaltet, dann bewegt sich bezüglich der Straße die Lichtwellenfront mit mehr als Lichtgeschwindigkeit - was fehlt wäre die praktische Bestätigung im Experiment.

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