Ist c wirklich Konstant?
Moin, hab mich gefragt, ob die Lichtgeschwindigkeit wirklich Konstant ist. In Wasser wird Licht ja gebrochen, weil es in Wasser nicht so schnell ist. Dann ist Licht im Wasser ja langsamer und damit nicht immer Konstant.
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Niemand behauptet, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant ist. Ist sie auch nicht.
Wir Physiker wissen aber, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum im ganzen Universum konstant ist.
Natürlich wird Licht in Materie abgebremst. In Wasser sind es nur noch 225.000 km/s und in Glas nur noch 200.000 km/s. Also ein Drittel weniger als im Vakuum.
Und da das so ist, gibt es da sogar ein Phänomen mit Überlichtgeschwindigkeit, die https://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Strahlung. Das entspricht bildlich dem Durchbrechen der Schallmauer. Die entsteht, wenn sich z.B. Elektronen in Wasser schneller bewegen als die dortige Lichtgeschwindigkeit.
Und nein, das widerspricht nicht Einstein. Der hat gesagt, dass sich im Vakuum nichts schneller bewegen kann als Licht. Und da hat er Recht.
Es gibt c0, das ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Die ist konstant... und auf diese wird sich in der Regel bezogen, wenn man von Lichtgeschwindigkeit redet.
In Materie ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (minimal) geringer. Das ist aber kein Widerspruch zur Relativitätstheorie, etc...
c ist konstant. Die Phasengeschwindigkeit v in Medien ist kleiner als c. Bei sichtbarem Licht in Glas hängt v zudem noch von der Frequenz des Lichtes ab. Das Phänomen ist in der Optik als Dispersion bekannt.
Hallo Okidoki196,
mit c ist das Ausbreitungstempo elektromagnetischer Wellen im materiefreien Raum gemeint. Dass dies ein ganz bestimmtes, konstantes Tempo sein muss, konnte schon MAXWELL aus seinen Grundgleichungen der Elektrodynamik herleiten, denn aus ihnen folgt direkt die elektromagnetische Wellengleichung.
Allerdings glaubte MAXWELL noch an ein Medium namens Äther, relativ zu dem sich elektromagnetische Wellen mit c ausbreiten. Das brachte MICHELSON auf die Idee, die Bewegung der Erde relativ zu ebendiesem Äther durch interferometrischen Vergleich der 2-Wege- Lichtgeschwindigkeit a) in/ gegen und b) quer zur mutmaßlichen Bewegungsrichtung der Erde nachweisen zu wollen. Immerhin umrundet ja die Erde mit immerhin ca. 10⁻⁴∙c die Sonne, von der MICHELSON wohl annahm, sie ruhe relativ zum Äther. Er führte das Experiment mehrfach durch, u.a. zusammen mit MORLEY (1887). Dieses Experiment wird auch kurz MMX genannt.
Nun kollidiert allerdings die Idee des Äthers auch mit dem schon von GALILEI formulierten Relativitätsprinzip (RP), dass aussagt, dass die grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen (nichts anderes sind Naturgesetze) unabhängig davon sind, welchen von zwei relativ zueinander geradlinig- gleichförmig bewegten Körpern B und B' wir als ruhend ansehen, also ob wir die Größen selbst in einem von B aus definierten Koordinatensystem Σ oder in einem von B' aus definierten Koordinatensystem Σ' ausdrücken.
Man sagt auch, die Naturgesetze sind invariant unter einer Umrechnung zwischen Σ und Σ'.
GALILEI meets MAXWELLNun sind MAXWELLs Gleichungen ebenfalls Naturgesetze, und das gilt auch für die elektromagnetische Wellengleichung. Im Rahmen der alten Äthertheorie würden sie aber nicht dem RP unterliegen, das damit kein wirklich allgemeingültiges Prinzip wäre, sondern nur näherungsweise für (im Vergleich zu c) kleine Tempos gälte. Beim MMX hätte sich daher eine Verschiebung von Interferenzstreifen ergeben müssen. Dem war aber nicht so. Das Resultat des MMX war negativ.
Auf dieser Grundlage entwickelte LORENTZ eine neue Äthertheorie, der zufolge alles, was sich mit dem Tempo v relativ zum Äther bewege, in Bewegungsrichtung um den Faktor √{1 − (v⁄c)²} verkürzt sei, wodurch die Bewegung prinzipiell nicht nachweisbar sei. Später kam noch die Verlängerung des Zeittaktes einer mit v bewegten Uhr um den Faktor 1/√{1 − (v⁄c)²} hinzu.
Diese Theorie macht dieselben Voraussagen wie die von EINSTEIN 1905 entwickelte Spezielle Relativitätstheorie (SRT), die ganz auf das Konzept des Äther verzichtet und eine direkte Anwendung des RP auf die Elektrodynamik darstellt, d.h.: Eine Umrechnung zwischen Σ und Σ' muss die MAXWELL- Gleichungen und damit auch die elektromagnetische Wellengleichung invariant lassen, und damit das Ausbreitungstempo elektromagnetischer Wellen im materiefreien Raum.
c erweist sich als weit mehr als einfach nur das Ausbreitungstempo einer Art von Wellen, es ist das Ausbreitungstempo jeglicher kausaler Beziehung zwischen zwei Ereignissen. Ereignisse, deren Entfernung Δs voneinander größer ist als cΔt, wobei Δt die Zeitspanne zwischen ihnen ist, heißen raumartig getrennt und haben nicht einmal eine feste zeitliche Reihenfolge. Vielmehr gibt es ein Koordinatensystem, in dem sie gleichzeitig stattfinden.
Licht hat nur im Vakuum eine konstante Geschwindigkeit. Sogar Glas bremst die Teilchen minimal aus
Nun ja seine ganze Relativitätstheorie baut auf der Annahme auf, dass Licht Konstant ist
im Vakuum ist sie auch konstant und das reicht für die Theorie
Nein, sie baut darauf auf dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant ist.
Nein. EINSTEIN sprach von der Lichtgeschwindigkeit im materiefreien Raum, wo es kein Medium gibt, relativ zu dem sich das Licht mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt.
Der Witz ist, dass man nicht anhand einer Messung der Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Richtungen feststellen kann, ob, wie schnell und in welche Richtung man sich bewegt.
Das Wort "minimal" würde passen, wenn da nicht ein "l" zu viel wäre. Selbst Gase bremsen Licht minimal aus, abhängig von ihrer Dichte.
Das ändert aber nicht c, sondern führt nur dazu, dass die Gruppengeschwindigkeit kleiner ist als c. Und dies hängt noch von der Wellenlänge des Lichts ab.
Mit c ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit gemeint, die zugleich die Geschwindigkeit der Kausalität ist und daher eine viel grundlegendere Größe ist als einfach das Ausbreitungstempo einer bestimmten Art Welle.