Ist die Lichtgeschwindigkeit immer gleich?

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4 Antworten

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist immer konstant.

In Umgebungen, die zu elektromagnetischen Resonanzschwingungen fähig sind, stimmt das nicht mehr.

In durchsichtigen Medien wie Glas, Wasser, Gas, ... gibt es mehr oder weniger viele Elektronen, die mehr oder weniger frei mit der elektromagnetischen Welle (die das Licht ja ist) mitschwingen können.

Wenn man so will, wird das Photon kurzzeitig absorbiert und später wieder abgegeben. Aber das ist nur eine laxe Ausdrucksweise, wir befinden uns hier tief im Bereich der Quantenmechanik, wo die Ausbreitung nicht durch Teilchen, sondern durch Wellen beschrieben wird, und wir befinden uns hier noch bei der Ausbreitung, weil das Photon ja nicht wirklich vernichtet bzw. aufgenommen wird. (Mehr über den Welle-Teilchen-Dualismus würde hier zu weit führen.)

Je nach Abstand vom Resonanzmaximum und Dämpfung wird dadurch die effektive Geschwindigkeit der Wellen verändert. Meistens verlangsamt, aber es kommt durchaus vor, dass die Wellen sich dort auch schneller bewegen als mit der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit. Für Röntgenstrahlung ist das sogar die Regel.

Die Differenz des Brechungsindexes zum Vakuum-Brechungsindex (also 1) ist proportional zur Anzahl der Teilchen in einer Volumeneinheit des Mediums. Insofern stimmt die Aussage.

Aber die Teilchen wirken ja nicht durch ihre bloße Anwesenheit auf das Licht, sondern dadurch, dass sie mitschwingen können. Und je nachdem, wie sie das tun, werden die Lichtwellen mehr oder weniger stark verlangsamt oder auch beschleunigt. Dieses Mitschwingen ist normalerweise deutlich von der Wellenlänge abhängig, dadurch kommen die Farben eines Prismas zustande.

Übrigens, dass die Wellen sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, heißt noch lange nicht, dass man damit auch Information übertragen könnte. Die Oszillatoren brauchen eine gewisse Zeit zum "Einschwingen", sodass eine Wellenfront sich immer langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Man kann es auch so ausdrücken, dass die Photonen sich im Medium immer langsamer als im Vakuum ausbreiten, nur die Wellen, auf denen sie "reiten", können sich schneller bewegen.

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Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Was bei einem Medium passiert, ist, dass die Strecke sich ändert, weil die Photonen sich um Teilchen des Mediums herum bewegen müssen. Ein höherer Brechungsindex bedeutet nur, dass die Photonen, also das Licht, mehr Mühe hat hindurch zu kommen - einen weiteren Weg zurücklegen muss. Das hat aber nichts mit dem Anteil der Teilchen zu tun, sondern viel mehr mit deren Beschaffenheit. Der Brechungsindex ist eine Stoffeigenschaft.

Gruß

Henzy

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Kommentar von Schule02
16.02.2016, 03:15

Vielen Dank

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Kommentar von JTKirk2000
16.02.2016, 07:32

Sorry, aber Photonen umgehen Teilchen eines Mediums nicht, sondern sie geben ihre Energie vorübergehend an Elektronen ab, die deshalb auf ein höheres Energieniveau gehen, also ein höheres Orbital um ihren Atomkern, und wenn diese Elektronen wieder zurückfallen, wird die Energie in Form von einem jeweiligen Photon wieder freigesetzt. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist immer konstant, aber da der Prozess, den ich hier beschrieben habe, jeweils eine kurze Zeit beansprucht, werden die Photonen etwas ausgebremst. In der Sonne geschieht dies sogar so oft, dass Photonen vom Kern der Sonne, bis sie die Sonne verlassen können, in dieser Millionen Jahre benötigen, weil eben die Sonne optisch dicht ist, und sie verlieren auf ihrem Weg, bis sie die Sonne verlassen, den größten Teil ihrer Energie, da sie als Gammaquant entstehen, und schließlich die Sonne mit erheblich geringerer Frequenz verlassen.

Auch der äußere photoelektrische Effekt erklärt sich auf der Basis, dass Photonen Elektronen entsprechend beeinflussen, also mit diesen interagieren.

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Ja sie bleibt unabhängig der Äußeren Einflüsse und egal wie schnell sich die Lichtquelle bewegt immer gleich.

So ist ein Scheinwerfer genauso schnell od Vielmehr dessen Licht als der an einen Flugzeug ,da sich die  Geschwindigkeit nicht im Gegensatz zu Geschossen nicht aufaddiert.

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Ja, das bedeutet das. Man kann es auch umgekehrt sagen: je höher die Dichte eines Mediums ist, desto höher ist der Brechungsindex.

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Kommentar von Schule02
16.02.2016, 02:54

Danke für die schnelle antwort

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Kommentar von henzy71
16.02.2016, 03:10

Sorry, du wurdest gelobt für die schnelle Antwort, aber sie ist falsch!! Dichte und Brechungsindex stehen in keinem Zusammenhang.

Beispiel: vergleiche Aceton und Wasser:

Dichte von Aceton: 790kg/m³

Dichte von Wasser: 998kg/m³

Wenn das stimmen würde, was du sagst, hätte Wasser einen höheren Brechungsindex als Aceton, aber es ist genau umgekehrt:

Brechungsindex bei gelbem Licht von Aceton: 1,359

Brechungsindex bei gelbem Licht von Wasser: 1,333

Nimmt man noch Ethylether mit in den Vergleich, dann sieht man, dass das umgekehrte - Niedrigere Dichte - höherer Brechungsindex auch nicht gilt, weil die Dichte des Ethylethers ist noch geringer als die von Aceton, nämlich 710kg/m³, aber Brechungsindex bei gelbem Licht liegt zwischen dem Index von Aceton und der von Wasser, nämlich bei 1,353

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