Warum kann Licht nicht langsamer werden?

Caree · Anmeldungsdatum: 28.07.2009 Beiträge: 16

Unser Thema in Physik gerade ist "Weltbilder", Entwicklung der Vostellungen vom All usw. Mein Physiklehrer beschrieb kurz den Nachweis, dass Licht eine Masse hat (von einem Nobelpreisträger, dessen Namen ich vergessen habe...), also dass Licht, wenn man nach oben strahlt, die Farbe ändern müsste, weil es ja nicht langsamer werden kann und stattdessen seine Energie über die Farbe verlieren müsste.
Und warum kann es nicht zu einer anderen Strahlung werden?
Kann keine Strahlung schneller / langsamer werden und wenn ja, was ist der Grund / die Theorie über den Grund dafür?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18110

Das geht alles ein bisschen durcheinander.

Aus der Theorie der el.-mag Strahlung folgt, dass Licht sich (im Vakuum) immer mit konstanter Lichtgeschwindigkeit c bewegt. Darüberhinaus kann man zeigen, dass dies aufgrund der Symmetrien der Raumzeit für alle masselosen Teilchen gelten muss. Mit masselos ist dabei verschwindende Ruhemasse

gemeint!

Wenn man Lichtteilchen eine Masse zuordnet, dann meint man damit die Berechnung gemäß

Die Energie ergibt sich aus der Frequenz gemäß

also

Bis hier her gehört alles zum Kontext der Speziellen Relativitätstheorie (SRT). Betrachtet man aber Lichtteilchen im Gravitationsfeld, so muss man die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) bemühen.

Der ART zufolge bewegt sich Licht wiederum "lokal" immer mit Lichtgeschwindigkeit, allerdings wird es, genauso wie andere Objekte in einem Gravitationsfeld Bewegungsenergie gewinnen oder verlieren (je nach Bewegungsrichtung). Da sich nun die Geschwindigkeit nicht ändert, muss sich notwendigerweise die Freqeunz ändern, d.h. im Gravitationsfeld wird sich eine sogenannte gravitative Rotverschiebung ergeben.

Experiment: Durch einen radioaktiven Zerfall eines bestimmten Elementes werden auf der Erdoberfläche Gamma-Quanten (= hochenergetische, monochromatische Photonen) ausgesandt. Die entstehenden Photonen werden nun in einer Höhe h über der Erdoberfläche gemessen. Dort haben sie weiterhin dieselbe Gesamtenergie = Energie in Form der el.-mag. Welle plus der potentiellen Energie im Gravitationsfeld. Aufgrund der Differenz der potentiellen Energie ergibt sich eine Differenz der Frequenz.

Siehe auch Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Gravitative_Rotverschiebung

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Caree · Anmeldungsdatum: 28.07.2009 Beiträge: 16

Ich meinte eben eine andere elektromagnetische Strahlung... Augenzwinkern

Ok, ich habs kapiert, danke. smile

War wohl etwas durcheinander, weil mein Lehrer erstens auch durcheinander und zweitens nur darüber- erklärt und ich ihn möglichst kurz wiedergegeben habe...

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

terryfeyn · Anmeldungsdatum: 29.04.2010 Beiträge: 1

2 kurze anmerkungen dazu :

1. Licht kann durchaus langsamer werden, es ist vor kurzem sogar gelungen licht anzuhalten. Ein bekanntes beispiel ist wasser. Du hast ja bestimmt schon beobachtet, das wenn man etwas ins wasser hält, und von ausserhalb des wassers beobachtet, es eine art knick hat. Das liegt daran, das das licht im wasser langsamert ist, als in der luft. Die relativitätstheorie spricht von der lichtgeschwindigkeit IM VAKUUM. Das wird gerne mal vergessen.

2. Elektromagnetische wellen umfassen recht viele arten von strahlung, bzw ruichtiger ausgedrückt sind viele "arten" von strahlung eigentlich alles nur verschiedene frequenzen der gleichen stzrahlung. EM umfasst von der radioaktivität, über ultraviolettes licht, sichtbaers licht,. mikrowellen, radiowellen, fernsehwellen sehr viele verschiedene dinge, die sich wie gesagt nur durch die frequenz unterscheiden. Hier ein link was alles EM ist :

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Spektrum