Lichtgeschwindigkeit = konstant!?

[platein]

Hallo Experten!

Ich lese gerade „Das Universum in der Nussschale“ und dort steht geschrieben:

Insbesondere müßten sie alle die gleiche Lichtgeschwindigkeit messen, egal, wie rasch sie sich bewegten. Die Lichtgeschwindigkeit sei unabhängig von der Bewegung der Beobachter und von der Ausbreitungsrichtung des Lichts stets dieselbe.

(-> Anders als zB bei der Schallgeschwindigkeit. Bewegt man sich mit Mach 1 mit der Welle mit, ist die Relativgeschwindigkeit ja 0)

Das heißt doch, dass ich mich willkürlich bewegen kann und immer die selbe Lichtgeschwindikeit messe. Auch wenn ein anderer Beobachter sich ganz anders bewegt, misst dieser ebenfalls eine konstane Lichtgeschwindigkeit. Damit das möglich ist, muss sich die Zeit für die einzelnen Beobachter ändern.

Soweit wäre es mir noch klar und hoffe auch richtig.

Weiters steht geschrieben:

Astronomen hatten gelernt, das Licht anderer Galaxien zu analysieren und zu bestimmen, ob sie sich von uns fort oder auf uns zu bewegen…
Slipher mißt das Licht von vier Nebeln und stellt fest, daß drei von ihnen rotverschoben sind, der Andromedanebel hingegen eine Blauverschiebung zeigt. Seine Deutung: Andromeda bewegt sich auf uns zu, während sich die anderen Nebel von uns entfernen.

Hier fängt mein Problem an: Wenn die gemessene Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist (unabhängig von meiner Bewegung), wie kann sich die Lichtwelle in der Frequenz verändern und somit eine Rot- bzw. Blauverschiebung hervorrufen? Damit wären wir doch wieder beim Schall und beim Doppler Effekt!? Aber die Lichtwellen sollen sich eben nicht wie Schallwellen verhalten - so zumindest immer die Aussage???

Andererseits gibt es aber Laserkreisel, die auf der Messung von Interferenzen, hervorgerufen durch Laufzeitunterschiede, beruhen - und bekanntlich funktionieren diese Laserkreisel recht gut.

Was nun? Ist die Ausbreitung des Lichts unabhängig vom Beobachter immer konstant oder gibt es doch Unterschiede?

Bitte bringt Licht in die Sache
einganzverwirrter Luggi

[Peter_Goppelt_Langer_d5bddf]

Hallo,

WEIL die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist, haben wir die ROT- und Blauverschiebung. Kommt ein Körper auf uns zu, wird dessen Licht blau, die Wellenlänge wird kürzer. Strebt er von uns weg, wird die Wellenlänge länger. Die Geschwindigkeit des Lichtes bleibt aber gleich. Die Zeit die das Licht benötigt, um uns zu erreichen bleibt dieselbe.

Gruß

Peter

[michael_f7f5bc]

hi,

WEIL die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist, haben wir die
ROT- und Blauverschiebung. Kommt ein Körper auf uns zu, wird
dessen Licht blau, die Wellenlänge wird kürzer. Strebt er von
uns weg, wird die Wellenlänge länger. Die Geschwindigkeit des
Lichtes bleibt aber gleich. Die Zeit die das Licht benötigt,
um uns zu erreichen bleibt dieselbe.

ist zwar vielleicht hier nicht gemeint, aber der vollständigkeit halber:
hier ist die rede von der lichtgeschwindigkeit im vakuum. die ist „konstant“ im sinne, dass alle die gleiche messen.
in beton (wie in allen durchsichtigen materialien) ist die lichtgeschwindigkeit 0. in glas ist sie auch nicht so hoch wie im vakuum - wie hoch, hängt vom glas ab. usw.
hth
m.

[michael_f7f5bc]

‚weil‘?
hi,
fällt mir erst jetzt auf: du sagst „weil“. stimmt das wirklich? wir haben solche doppler-effekte ja z.b. auch bei schallwellen, die nicht mit „absoluter“ geschwindigkeit unterwegs sind.
???
m.

WEIL die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist, haben wir die
ROT- und Blauverschiebung. Kommt ein Körper auf uns zu, wird
dessen Licht blau, die Wellenlänge wird kürzer. Strebt er von
uns weg, wird die Wellenlänge länger. Die Geschwindigkeit des
Lichtes bleibt aber gleich. Die Zeit die das Licht benötigt,
um uns zu erreichen bleibt dieselbe.

Gruß

Peter

[kurt_14871a]

Ciao, Luggi, ich erkläre (mir) die Farbverschiebung von bewegten leuchtenden Körpern immer so:
Die von uns gesehene Farbe hängt bekanntlich von der Frequenz des empfangenen Lichtes ab (und nicht von der Geschwindigkeit), und diese Frequenz ist ein Maß für die Zahl der empfangenen „Wellen“ pro Sekunde. Fliegt nun ein Körper auf uns zu, so wird die „jeweils nächste Welle“ „ein Stück dichter an uns dran `abgeschossen´“, kommt also auch früher bei uns an, also mit einer konstant größeren Frequenz. Daher Blauverschiebung. Umgekehrt muß ein konstaNT ETWAS LÄNGERER Weg zurückgelegt werden. Das ist mit der Photonentheorie etwas leichter zu verstehen.
In der Hoffnung, damit nicht zu banalisieren,
und lieben herzlichen Weihnachtsgrüßen (renn nicht auf die Wunderkerzen los, die Strahlen dann blau, oder? Du?)
Moin, Manni

Pst: daß die Geschwindigkeit des Lichtes vom „Medium“ abhänggt, damit erklärt man normalerweise ja doe Lichtbrechung, nämlich als „Abknicken“ der Wellenfront zB beim Übergang von Luft in Wasser, u.u. (immer „zum dichteren Medium hin“, deshalb erscheint ein Stab unter Wasser `nach unten´ abgeknickt)
Wir müssen aber immer gewahr bleiben, daß die Theorie der Farb-
verschiebung immer noch eine, wohl vielbestätigte, Theorie ist.

[deconstruct_efa77f]

Hallo,

Hier fängt mein Problem an: Wenn die gemessene
Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist (unabhängig von meiner
Bewegung), wie kann sich die Lichtwelle in der Frequenz
verändern und somit eine Rot- bzw. Blauverschiebung
hervorrufen?

Frequenz ist ja nur die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Da Licht bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit, aber die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde kann durchaus unterschiedlich sein. Die verschiedenen Farben die du siehst, sind ja auch nichts anderes als Licht unterschiedlicher Frequenz.

Damit wären wir doch wieder beim Schall und beim
Doppler Effekt!? Aber die Lichtwellen sollen sich eben nicht
wie Schallwellen verhalten - so zumindest immer die
Aussage???

Der Effekt ist durchaus vergleichbar mit dem Dopplereffekt. Veranschauliche es dir mal so: Du hast eine Lichtquelle die Licht mit 1 Schwingung pro Sekunde aussendet. Wenn die Lichtquelle still steht, dann kommt bei dir auch immer eine Schwingung pro Sekunde an (mit Lichtgeschwindigkeit als „Reisegeschwindigkeit“). Wenn sich die Quelle aber auf dich zu bewegt, dann ist die Quelle ja in der 1 Sekunde die zwischen den Schwingungen liegt näher zu dir gekommen. Also benötigt die zweite Schwingung weniger Zeit, um zu dir zu kommen, da es ja weniger Strecke zu dir zuürcklegen muss. Das bedeutet nun folgendes:
Die Lichtquelle sendet nach wie vor jede Sekunde eine Schwingung. Aber bei dir treffen die Schwingungen nicht mehr im Abstand von einer Sekunde ein (wie bei still stehender Quelle) sondern sie kommen jetzt z.B. schon jede halbe Sekunde. Also hat sich die Frequenz des Lichtes für dich verändert, sie ist höher geworden (=blauverschoben).
Analog gilt dasselbe natürlich auch dafür, dass sich die Quelle von dir entfernt. Dann mißt du eben eine niedrigere Frequenz des Lichtes.

Angenommen du siehst eine Lampe, von der du blaues Licht empfängst. Befindet sich die Lampe zu dir in Ruhe, dann sendet sie auch wirklich blaues Licht aus. Allerdings könnte sie aber auch eigentlich rotes Licht aussenden und sich ganz schnell auf dich zu bewegen, so dass das rote Licht durch die Frequenzerhöhung bei dir als blaues Licht ankommt. Welcher Fall davon stimmt, kannst du so auf den ersten Blick nicht entscheiden.
Der Clou ist, dass jeder Stoff Licht in einer ganz bestimmten Weise abgibt. Dies kann man in seinem Lichtspektrum sehen, also der Verteilung der Frequenzen. Dort sind - wegen bestimmter Energieübergänge in den Atomen - bestimmt Frequenzen z.B. sehr stark vertreten, andere z.B. gar nicht. Man spricht von sog. Spektrallinien. So weiß man z.B., wo sich bei Wasserstoff diese Linien befinden, wenn dieser zu uns in Ruhe ist. Findet man nun dieselben Linien des Wasserstoffs etwas verschoben vor (also z.B. weiter im tieferfrequenten Bereich), dann kann man daraus schließen, mit welcher Geschwindigkeit sich dieser Körper von uns wegbewegen muss, damit die Linien genau so weit verschoben sind. Da man also durch die Spektrallinien feste Anhaltspunkte hat, kann man eben aus der Frequenz der Lichtes auf die Relativgeschwindigkeit des Senders zu uns schließen.

Was nun? Ist die Ausbreitung des Lichts unabhängig vom
Beobachter immer konstant oder gibt es doch Unterschiede?

Licht bewegt sich (wie sprechen hier immer vom Vakuum) immer mit Lichtgeschwindigkeit. Die Frequenz die du dabei aber mißt, hängt von deiner Relativgeschwindigkeit zur Quelle ab. Frequenz und Geschwindigkeit sind dabei aber zwei vollkommen verschiedene Stiefel.

mfg
deconstruct

[GMarco]

hi,
fällt mir erst jetzt auf: du sagst „weil“. stimmt das
wirklich? wir haben solche doppler-effekte ja z.b. auch bei
schallwellen, die nicht mit „absoluter“ geschwindigkeit
unterwegs sind.
???
m.

Keiner versteht die Natur einer Wellengleichung
richtig und die Blauverschiebung kann man auch
ganz einfach mit der Teilcheneigenschaft des
Lichts erklären:

Ein Lichtteilchen wird vom einen Objekt ausgesendet.
Bewegt sich der Sender mit Relativgeschwindigkeit
auf den Beobachter hin, dann fetzt das Teil mit
größerer Energie auf die Netzhaut, und höhere
Energie entspricht der Blauverschiebung.

Das „weil“ ist also fachlich insofern nicht suffizient,
als dass es auch anderere Erklärungen gibt, ohne die
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zu Grunde zu legen.

Gruss, Marco

[platein]

Hallo Marco!

Ein Lichtteilchen wird vom einen Objekt ausgesendet.
Bewegt sich der Sender mit Relativgeschwindigkeit
auf den Beobachter hin, dann fetzt das Teil mit
größerer Energie auf die Netzhaut, und höhere
Energie entspricht der Blauverschiebung.

Hier steig ich wieder aus. Die Erklärung mit der höheren Energie, sprich höhere Relativgeschwindigkeit, des Teilchens ist zwar verständlich, aber:
Wenn sich das Teilchen mit v=c fortbewegt und ich mit v=5m/s auf das Teilchen zurenne ist die Relativgeschwindigkeit > c. Das geht aber nicht.

Das selbe mit der Welle. Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle sei c. Wenn ich stillstehe, sehe ich „normales“ Licht (keine Änderung der Frequenz). Laufe ich wieder -> höhere Frequenz -> Blauverschiebung -> Relativgeschwindigkeit > c ???.

Mein Problem ist folgendes:
die Lichtgeschwindigkeit soll ja absolut sein, jeder misst die gleiche, unabhängig von seiner Geschwindigkeit und Richtung. Damit das auch möglich ist, wenn ich mich bewege, muss sich etwas ändern. In diesem Fall die Zeit (darum altert der Astronaut, der lange mit hoher Geschwindigkeit unterwegs ist, langsamer als der Kollege auf der Erde). D.h. ich bewege mich, aber die Zeit vergeht langsamer und das Licht kann wieder einen Vorsprung gewinnen.

Heißt es dann, dass die Frequenzänderung von der Verlangsamung der Zeit herrührt??? Denn die Relativgeschwindigkeit kanns nicht sein, da die Relativgeschwindigkeit zw. Beobachter und Licht immer v=c ist!?

Eigentlich ist mir die Verträglichkeit zw. folgenden Aussagen nicht klar:

• unabhängig von Richtung und Geschwindikeit des Beobachters ist die gemessene Lichtgeschwindigkeit immer konstant.
• jede Bewegung des Beobachgters beeinflusst die verstrichene Zeit.
• bewegt sich der Beobachter relativ zum Licht kommt es zur Blau-, Rotverschiebung.

Bin echt verwirrt und irgendwie passt es nicht zusammen. Bitte um Klärung,
Luggi

[kurt_14871a]

wierum oder waso?
Hallo, Luggi, ich begreife die Erlegenheit, die Verwirrung vollständig zu machen mit dieser Frage:
Was ist eigebntlich der Unterschied zwischen:
a) die Zeit vergeht langsamer
b) die Prozesse „laufen“ langsamer
oder „gehen“ die Prozesse schneller, wenn die Zeit „langsamer läuft“? Und was ist, wenn kürzere Zeiteinheiten häufiger „sind“/ablaufen?
Und was ist das, wenn: „Zeiteinheiten ablaufen“?

Ernsthaft: vielleicht „laufen Prozesse“ nur langsamer in einem „äußeren“ Gravitationsfeld?
Weil, wer viel drauf hat, bewegt sich ungerner!
Das ist die „Trägheit der Massen“.

Und was ist, wenn Gravitation ganz fehlt?

Aua! Doch nicht immer auffe selbe Stelle!!!
Lieber Krüsse, Moin, Manni