Lichtgeschwindigkeit

Mit der Lichtgeschwindigkeit befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei befassen wir uns mit mit der Lichtausbreitung in verschiedenen Medien sowie die Messung der Lichtgeschwindigkeit. Dieser Artikel gehört zum Bereich Optik.

Als Lichtgeschwindigkeit bezeichnet man die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum. Sie ist nach der Relativitätstheorie die höchste Geschwindigkeit, mit der sich eine Ursache auswirken kann: Nichts kann sich schneller bewegen, Energie oder Information kann nicht schneller übertragen werden. Zumindest ist dies der aktuelle Stand der Wissenschaft. Dies stimmt auch mit allen bisherigen Beobachtungen überein.

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien:

• Vakuum: 299.792.458 m/s
• Luft: 299.705.518 m/s
• Wasser: 225.000.000 m/s
• Glas: 160.000.000 m/s

Lichtgeschwindigkeit messen

Erst seit einigen hundert Jahren ist es möglich, die Lichtgeschwindigkeit zu messen. Zuvor gingen einige Forscher sogar davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich groß sei.

Grundüberlegungen:

Erstmalig gelang eine einigermaßen erfolgreiche Überlegung zur Lichtgeschwindigkeit dem dänischen Astronom Ole Römer. Im Jahr 1676 untersuchte er die Bewegung des Jupitermonds Io. Aus dem Ein- beziehungsweise Austreten aus Jupiters Schatten ließ sich die mittlere Umlaufzeit des Mondes zu etwa 42,5 Stunden ermitteln. Mit diesem Wert lässt sich der Zeitpunkt der Verfinsterung des Mondes vorhersagen. Römer bemerkte, dass sich der Mond systematisch verspätete, wenn er aus dem Schatten austrat.

Die Zeitpunkte für den Eintritt in den Jupiter-Schatten waren dagegen immer früher als vorausberechnet. Er deutete diese Zeitverschiebung als eine unterschiedliche Laufzeit des Lichtes abhängig vom jeweiligen Abstand zwischen Mond Io und der Erde. Er gab für den Erdbahndurchmesser eine Laufzeit des Lichtes von 22 Minuten an. Römer konnte dies selbst jedoch nicht berechnen. Dies gelang erst zwei Jahre später Christiaan Huygens, der als Erster die Lichtgeschwindigkeit zu 213 000 km/s berechnete und damit noch ein ganzes Stück von der wahren Geschwindigkeit entfernt war.

Aktuelle Messverfahren:

Es gibt zahlreiche Messverfahren um die Lichtgeschwindigkeit zu messen. Ein im Labor anwendbares soll hier nun vorgestellt werden: Dabei verwendet man eine Leuchtdiode, die nur extrem kurz eingeschaltet wird. Das Licht dieser wird von zwei Empfängern registriert und auf einem Messgerät (Oszilloskop) dargestellt. Die Auswertung der zeitlichen Verschiebung der beiden Signale ermöglicht dann die Berechnung der Lichtgeschwindigkeit. Diese beträgt 299.792.458 m/s im Vakuum.

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