Herleitung der Formel für die Lichtgeschwindigkeit. Bedeutungen und Konzept

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2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

Seit der Schulzeit wissen wir, dass die Lichtgeschwindigkeit nach Einsteins Gesetzen ein unüberwindbares Maximum im Universum ist. Licht reist von der Sonne zur Erde in 8 Minuten, was ungefähr 150.000.000 km entspricht. Es dauert nur 6 Stunden, um Neptun zu erreichen, aber Raumfahrzeuge brauchen Jahrzehnte, um solche Entfernungen zu überwinden. Aber nicht jeder weiß, dass der Wert der Geschwindigkeit je nach Medium, das das Licht durchdringt, stark variieren kann.

Formel für die Lichtgeschwindigkeit

Kennt man die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c ≈ 310⁸ m/s), kann man sie in anderen Medien anhand ihres Brechungsindex n bestimmen. Schon die Formel für die Lichtgeschwindigkeit ähnelt den Gesetzen der Mechanik aus der Physik, oder besser gesagt, der Definition der Entfernung über die Zeit und die Geschwindigkeit eines Objekts.

Nehmen wir beispielsweise Glas, dessen Brechungsindex 1,5 beträgt, erh alten wir nach der Formel für die Lichtgeschwindigkeit v=c / n, dass die Geschwindigkeit in diesem Medium etwa 200.000 km / s beträgt. Nehmen wir eine Flüssigkeit wie Wasser, dann beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Photonen (Lichtteilchen) darin 226.000 km / s mit einem Brechungsindex von 1,33.

Formel für die Lichtgeschwindigkeit in Luft

Luft ist auch ein Medium. Daher hat es die sogenannte optische Dichte. Wenn Photonen im Vakuum auf ihrem Weg nicht auf Hindernisse stoßen, verbringen sie in einem Medium einige Zeit mit der Anregung atomarer Teilchen. Je dichter die Umgebung, desto mehr Zeit braucht es für genau diese Aufregung. Der Brechungsindex (n) in Luft beträgt 1,000292, und das ist nicht weit von der Grenze von 299.792.458 m/s entfernt.

Amerikanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, die Lichtgeschwindigkeit auf nahezu null zu verlangsamen. Länger als 1/299.792.458 Sek. Lichtgeschwindigkeit kann nicht überwunden werden. Die Sache ist die, dass Licht die gleiche elektromagnetische Welle ist wie Röntgenstrahlen, Radiowellen oder Wärme. Der einzige Unterschied ist der Unterschied zwischen Wellenlänge und Frequenz.

Eine interessante Tatsache ist die Abwesenheit von Masse in einem Photon, und dies zeigt die Abwesenheit von Zeit für dieses Teilchen an. Einfach ausgedrückt, für ein Photon, das vor mehreren Millionen oder sogar Milliarden von Jahren geboren wurde, ist keine Sekunde vergangen.

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