Relativitätstheorie, Lichtreflexion am bewegten Spiegel

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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

strahl · Gast

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 · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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 · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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 · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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 Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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 Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

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 · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

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

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

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

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