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Relativitätstheorie, Lichtreflexion am bewegten Spiegel
 
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VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 08. Feb 2011 23:50    Titel: Relativitätstheorie, Lichtreflexion am bewegten Spiegel Antworten mit Zitat

Inertialsystem I sei das Ruhsystem Spiegel plus Sender.
Spiegel sei 45 Grad geneigt. Licht wird genau um 90 Grad umgelenkt.

Im Inertialsystem II bewegt sich Sender plus Spiegel mit v=0.707 c.

Daher muß der Lichtstrahl unter 45 Grad den Sender verlassen.

Durch die Längenkontraktion schrumpft die Länge des Spiegels in Bewegungsrichtung sodass der Winkel in diesem System nur 35 Grad beträgt.

Folgendes (Inertialsystem II): Würde der Spiegel seine 45 Grad ausrichtung beibehalten so hätte ich damit gerechnet das der Lichtstrahl genauso wie er an den Spiegel herankommt wieder zurückreflektiert wird, das würde aber Inertialsystem I widersprechen, in dem er waagrecht zurückgesandt wird.

Ich dachte nun die Längenkontraktion würde den Spiegel so verzerren, das dieser das Licht nun waagrecht zurücksendet, aber das geht sich nicht aus mit 35 Grad. Mir fehlen 20 Grad.

Ich dachte immer die Bewegung des Spiegels ansich hätte keine Auswirkung auf die Reflexion des Lichts, das kann aber dann nicht stimmen, wenn jedes Inertialsystem gleichwertig sein soll.

Ich meine wenn ich den Spiegel frontal auf das Licht zu bewege oder wegbewege hat das ja keine Auswirkung auf die Reflexion bzw auf die Geschwindigkeit von Licht, genauso ob ich jetzt den Spiegel quer davon wegziehe, wird das Licht ja nicht mitgerissen.
Also komm da auf keinen grünen Zweig grübelnd



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strahl
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Beitrag strahl Verfasst am: 09. Feb 2011 05:57    Titel: Antworten mit Zitat

Stell dir den Strahl mal als Teilchen(Bälle) vor, wie sie nacheinander von Sender geschoßen werden. Die ersten davon wurde rausgeschleudert, als Sender noch links war und bewegen sich nach oben, die letzten davon wurden rausgeschleudert als Sender weiter rechts war.
Der Strahl ist also nach links geneigt, nicht nach rechts, wie bei dir eingezeichnet.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 09. Feb 2011 09:00    Titel: Antworten mit Zitat

Vergiss das mit den Lichtstrahl ich dachte eher an Einsteins Lichtuhr, an ein einzelnes Photon.


Dieses fliegt definitiv wie im Ruhsystem der Apparatur (Inertialsystem I) eingezeichnet.

Dann fliegt es im Inertialsystem II in dem Apparturen sich nach rechts bewegen, wie ich das eingezeichnet habe. Denk mal an die Lichtuhr, die nach rechts bewegt wird.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. Feb 2011 18:20    Titel: D Antworten mit Zitat

weiß vielleicht jemand was ich falsch gemacht habe. Meine einzige Erklärung ist das die Geschwindigkeit des Spiegels doch Einfluss auf die Reflexion des Photons hat.
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Feb 2011 18:29    Titel: Re: D Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
Meine einzige Erklärung ist das die Geschwindigkeit des Spiegels doch Einfluss auf die Reflexion des Photons hat.

Ich glaube, mit diesem Erklärungsansatz könntest du richtig liegen.

In einem Bezugssystem, in dem sich der Spiegel bewegt, ist ja die einfallende Wellenlänge nicht gleich der ausfallenden.

Von der Lichtbrechung beim Übergang zwischen zwei Medien mit verschiedenem Brechungsindex kennst du ja auch so etwas. Auch da hängt der Winkel, unter dem das Licht da rauskommt, davon ab, um wieviel sich die Wellenlänge dabei verändert.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. Feb 2011 19:32    Titel: Antworten mit Zitat

hm, das sich die wellenlänge ändert war mir klar, ich dachte nur auf den winkel hat dies keinen Einfluss bei Licht,

hm das wird ja nur bei Geschwindigkeiten zur Lichtgeschwindigkeit relevant.

Aber es kann dann im Endeffekt nur die Normalkomponente des Geschwindigkeitsvektors auf die Spiegelebene eine Rolle spielen.

Das seitliche wegziehen des Spiegels vom Lichtstrahl in Richtung spiegelbene dürfte doch keine Auswirkung haben, das widerstreubt sich auch meinen klassischen Ansichten.
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Feb 2011 19:43    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
hm, das sich die wellenlänge ändert war mir klar, ich dachte nur auf den winkel hat dies keinen Einfluss bei Licht,

Ach so, wie dieser Einfluss zustandekommt, siehst du ja einfach mit dem Huygensschen Prinzip.

Kannst du dich von der Brechung an Grenzflächen zwischen Medien mit verschiedenem Brechungsindex an Bilder wie dieses erinnern?

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Refraction_-_Huygens-Fresnel_principle.svg&filetimestamp=20090702152634

Die Richtung des ausfallenden Strahles wird da einfach von der Wellenlänge hinter der Grenzfläche bestimmt. Genauso sollte man aus der Wellenlänge nach Reflexion die zugehörige Strahlrichtung bestimmen können.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. Feb 2011 19:48    Titel: Antworten mit Zitat

Aber eigentlich war die Denkrichtung mit den Photon als Teilchen, wie bei der Lichtuhr, das muß doch auch als einzelnes Teilchen zu lösen sein, in dem man die Geschwindigkeitskomponenten des Photons und des Spiegels zerlegt. muß mich da mal näher beschäftigen.
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Feb 2011 20:00    Titel: Antworten mit Zitat

Das als Teilchen zu betrachten, ist sicher auch ein möglicher Weg.

Da würde ich natürlich nicht nur über die Geschwindigkeiten gehen (denn das ist bei Licht ja immer Lichtgeschwindigkeit), sondern möglicherweise am ehesten über Impulserhaltung.

Ob man da mit der Bedingung, dass das einfallende Photon denselben Impulsbetrag haben soll wie das reflektierte Photon, zum selben Ergebnis für die Reflexionsrichtung kommt wie mit dem Wellenbild?
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. Feb 2011 20:09    Titel: Antworten mit Zitat

wieso mit impulsen, das wär doch zum massenvergleich so wie wenn ein Fussball auf die Erde prallt

Zitat:
Ob man da mit der Bedingung, dass das einfallende Photon denselben Impulsbetrag haben soll wie das reflektierte Photon, zum selben Ergebnis für die Reflexionsrichtung kommt wie mit dem Wellenbild?


keine Ahnung immerhin weiß ich jetzt das ich davon ausgehen kann das die spiegelgeschwindigkeit den winkel verändert.
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Feb 2011 21:09    Titel: Antworten mit Zitat

Na, mit Impulsen, weil da sicher nicht nur das c, sondern auch das lambda mit eine Rolle spielt.

Einen elastischen Stoß zwischen zwei Kugeln berechnest du ja auch nicht nur mit Geschwindigkeiten, sondern ebenfalls mit Bedingungen für die Impulse und die Energien, egal wie groß das Massenverhältnis der Kugeln ist.

Nimm am besten den Weg, der dir am gangbarsten erscheint, entweder die Überlegung über Huygens oder eben Impulserhaltungsüberlegungen im System mit bewegtem Spiegel.
wwlange
Gast





Beitrag wwlange Verfasst am: 20. Mai 2011 15:03    Titel: Reflexion bewegter Spiegel Antworten mit Zitat

Mit Eurem Lösungsansatz liegt Ihr richtig. Der bewegte Spiegel hat einen Einfluss. Schon 1918 schreib H.Weyl in Raum-Zeit-Materie S.160 Fußnote : "... , da für den bewegten Spiegel das gewöhnliche Reflexionsgesetz nicht streng gültig ist; ..."

Einen Aspekt dazu gibt es bei Astrosurf zum Hubble-Experiment. Meine noch nicht ausgereiften Bemerkungen findet Ihr unter wwlange.de.

Viel Erfolg

W.Lange
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