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Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
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AltherZ
Gast





Beitrag AltherZ Verfasst am: 19. Feb 2006 13:52    Titel: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Antworten mit Zitat

Ich habe ein nettes Buch: "Die Relativitätstheorie" von Heinrich Hemme. Allso das gescheiterte Michelson-Morley Experiment hab ich verstanden.
Aber jezt wirds kompliziert.
Einstein schlussfolgerte: Es gibt keinen Äther mehr und somit keinen absoluten Stillpunkt mehr auf das man die geschwindigkeit beziehen kann!
Das heisst jeder kann sich als den ruhenden Poll des universums ansehen!
Ok bis jezt ist noch alles klar
Aber nun ein beispiel!!
Zwei Raumschiffe fliegen durch den Weltraum, in entgegengesetzen richtungen. Die Argo fliegt nach Westen, die Hades nach Osten und das LIcht ebenfalls nach Osten.
Die Argo sagt: "Ich stehe absolut still" SIe misst für das Licht die Geschwindigkeit: 299 792 458 m/s und für die HAdes die
Geschwindigkeit 100 000 000 m/s.
Die Hades sagt ebenfalls: "Ich stehe absolut still" Sie misst für die Argo die Geschwindigkeit : 100 000 000 m/s ][ Das heisst in wirklichkeit fliegen die beiden Raumschiffe 50 000 000 m/s, ODER?]]
und für das Licht auch die Geschwindigkeit: 299 792 458 m/s.

Allso wenn die Argo recht hätte mit ihren Messungen hätte die Hades eine Lichtgeschwindigkeit messen mussen von: 299 792 458 m/s - 100 000 000 m/s = 199 792 458 m/s.
[[Hat sie aber nicht, warum?? nur weil es keinen Äther mehr gibt??]]

Anders rum wenn die Hades recht hätte mit ihren Messungen hätte die Argo eine Lichtgeschwindigkeit von: 299 792 458 m/s + 100 000 000 m/s = 399 792 458 m/s messen müssen.
[[ Hat sie aber wieder nicht, Es kann doch nicht sein, dass das Licht unabhängig in welchje richtung ICH mich bewegen und ES sich bewegt, immer die gleiche Geschwindigkeit relativ zu mir hat!! ODER? wenn ja, WARUM??

mfg albert
KayderPhysiker



Anmeldungsdatum: 12.02.2006
Beiträge: 1

Beitrag KayderPhysiker Verfasst am: 19. Feb 2006 14:22    Titel: Antworten mit Zitat

Licht ist eine elektromagnetische Welle
----> rotverschiebung
(Wellenlänge wird größer)
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5125
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 19. Feb 2006 16:17    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!

Ja, das ist genau die Schwierigkeit, die die Leute damals hatten! Der "Fehler" ist, dass Du die Geschwindigkeiten einfach addierst. Das stimmt zwar noch für relativ kleine Geschwindigkeiten, aber eben nicht allgemein! Diese Addition geht auf die Galileo-Transformation zurück, aber in Wirklichkeit muß man mit der Lorentz-Transformation rechnen, die nur im Grenzfall für kleine Geschwindigkeit auf die Galileo-Transformation zurück geht.
Aus diesem Grund stimmt schonmal nicht, dass sich im Schwerpunktsystem die beiden mit 50 000 000 m/s bewegen und schon gar nicht, dass man die Lichtgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit der Raumschiffe addieren/subtrahieren kann.
Das ist genau der Ansatz der SRT. Nimm einfach mal an, dass die Geschwindigkeitsaddition nicht stimmt. Dafür aber die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Systemen die selbe ist. Wenn man diese Grundtatsache annimmt kommt man zwangsläufig auf die Lorentz-Transformation und auf eine andere Addition von Geschwindigkeiten und letztendlich auf die gesamte SRT.
Also nochmal: Du nimmst als selbstverständlich die Galileo-Transformation an, wie man sie auch aus dem "normalen Leben" kennt. Diese im 19. Jahrhundert noch als fundamentale Tatsache angesehene Transformation ist aber offensichtlich falsch! Das Problem kann man lösen, indem man die Lorentz-Transformation anstelle der Galileo-Transformation nimmt. Als Einstein diesen Vorschlag machte, konnte das aber keiner glauben, weil einfach so was Grundsätzliches in Frage gestellt wurde. die Physiker hatten also damals genau das selbe Problem, wie Du jetzt. Du bist also in guter Gesellschaft! Die Folgerungen sind (unter vielen anderen), dass man Geschwindigkeit nicht so einfach addieren kann, dass gleichzeitige Ereignisse im einen System in einem anderen normalerweise nicht gleichzeitig sind, Längenkontraktion/Zeitdillatation, relativistische Massenzunahme und so weiter und so fort. Das stellt alles bisherige völlig auf den Kopf und das nur alleine auf der Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen System die selbe ist!
Wenn Du Dir das weiter klar machen willst, dann schau Dir mal an, ob Du etwas über Minkowski-Diagramme finden kannst. Das ist eine grafische Darstellung solcher Probleme, die recht viel zum Verständnis beitragen kann.

Gruß
Marco
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 19. Feb 2006 22:35    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Es kann doch nicht sein, dass das Licht unabhängig in welche Richtung ICH mich bewegen und ES sich bewegt, immer die gleiche Geschwindigkeit relativ zu mir hat!! ODER? wenn ja, WARUM??

Ja, das ist tatsächlich so! Weil man das experimentell so gemessen hat!
Und weil die spezielle Relativitätstheorie, die genau darauf aufbaut, so viele Sachen so stimmig erklären und voraussagen kann.

Du bist genau bis zu dem Knackpunkt vorgedrungen, warum das Ergebnis des Michelson-Morley-Experimentes so revolutionär war:

Das stellte fest, dass man genau dieselbe Lichtgeschwindigkeit mass, egal in welche Richtung sich das Licht ausbreitet, auch wenn man sich dabei mit ziemlich hoher Geschwindigkeit durch die Gegend bewegt.
Und weil man ja schon längst weiß, dass sich die Erde ziemlich schnell um die Sonne herumbewegt, widerlegte das die mögliche Existenz eines "Äthers".

Denn es wäre ja extrem unwahrscheinlich, dass die Erde in diesem Sinne das Maß aller Dinge wäre und gegenüber einem universellen Äther, in dem sich das Licht ausbreitet, immer in Ruhe wäre. Dann müsste sich dieser Äther ja wie die Erde um die Sonne drehen!
AltherZ
Gast





Beitrag AltherZ Verfasst am: 23. Feb 2006 17:53    Titel: Antworten mit Zitat

Na gut, noch eine frage:
Wie begründet man eigentlich dir konstanz der Lichtgeschwindigkeit?
Den beim Michelson - Morley Experiment wurde doch nur bewiesen, dass es keinen Äther gibt und somit jeder der ruhende Poll des universums sein könnte.
Soweit so gut aber das sagt noch nicht, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.! Oder habe ich bei dem Michelson - Morley Expermiment etwas vergessen????
Die ganzen Theorien stützen sich doch auf diese annahme [oder Tatsache] dass das Licht NICHT unendlich schnell sein kann und somit Die differnenzen mit der Zeit und dem Raum ausgelichen werden?? ODER??
Tut mir leid umso mehr ich mich damit beschäfftige umso verwirrter bin ich!!
mfg albert
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 23. Feb 2006 18:38    Titel: Antworten mit Zitat

Das Michelson-Morley-Experiment misst mit hoher Genauigkeit, ob die Lichtgeschwindigkeit in den beiden Armen des Interferometers (also in den beiden Richtungen) gleich ist oder unterschiedlich.

Und es hat in allen seinen Versionen (das Experiment wurde oft wiederholt, auch mit zunehmender Genauigkeit) keinen Unterschied in der Lichtgeschwindigkeit feststellen können.

Das Michelson-Morley-Experiment misst also, wie ich es oben auch schon gesagt hatte, also genau das,
dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.
Egal in welche Richtung sich das Licht ausbreitet, und egal wie schnell und in welcher Richtung der Beobachter durch die Gegend fliegt.

Also gibt es damit (mit der gegebenen Messgenauigkeit) einen experimentellen Beweis für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Und dass Licht schneller als Lichtgeschwindigkeit sein könnte, das glaubt niemand ernsthaft, weil nie jemand eine größere Lichtgeschwindigkeit als c gemessen hat.

(Es gibt ein paar Effekte, wie zum Beispiel das Tunneln, die auf den ersten Blick ein bisschen so aussehen, als ob das was mit Überlichtgeschwindigkeit zu tun hätte. Und weil das so spektakulär klingt, steht dann oft auch etwas von Überlichtgeschwindigkeit im Titel eines solchen papers. Wenn man da aber genauer hinguckt, (also z.B. Signalamplituden, Gruppengeschwindigkeit, Signalgeschwindigkeit, etc. sinnvoll betrachtet), merkt man, dass sich auch da nichts wirklich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt.)
AltherZ
Gast





Beitrag AltherZ Verfasst am: 23. Feb 2006 21:32    Titel: Antworten mit Zitat

Okay: vollgendes Problem, warum sollte die lichtgeschwindigkeit sich auch verändern wenn es keinen Äther gibt!! und die Abstände der Strahlteiler gleich lang sind und die Erdrotations geschwindigkeit mit einberrechnet wurde???? OHNE diesen Äther, der das Licht bremsen sollte MÜSSEN die Geschwindigkeiten gleich groß sein!!!
mfg albert
dermarkus
Administrator


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Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 23. Feb 2006 21:57    Titel: Antworten mit Zitat

AltherZ hat Folgendes geschrieben:
OHNE diesen Äther, der das Licht bremsen sollte ...

Da, vermute ich, stellst du dir unter dem Äther ein bisschen was anderes vor als das, was die Ätherhypothese meinte:

Der Äther sollte das Licht nicht bremsen, sondern der Äther sollte das Ausbreitungsmedium für das Licht sein. So wie Luft das Ausbreitungsmedium für Schall ist.

Wenn die Schallgeschwindigkeit in Luft für einen ruhenden Beobachter 340 m/s ist, dann misst du eine andere Schallgeschwindigkeit, wenn du dich in Ausbreitungsrichtung bewegst. Und du misst auch eine andere Schallgeschwindigkeit, wenn du ruhig dastehst und die Luft sich in einem Sturm auf dich zubewegt.

Wenn es einen Äther gäbe, dann würde er also auf diese Art und Weise dafür sorgen, dass sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht sich in manchen Richtungen ändert, wenn sich der Beobachter relativ zum Äther bewegt.

Mit der Folgerung, dass wenn es keinen Äther gibt, dann ist die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich, bin ich einverstanden.
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 24. Feb 2006 18:03    Titel: Antworten mit Zitat

AltherZ hat Folgendes geschrieben:
... und die Abstände der Strahlteiler gleich lang sind und die Erdrotations geschwindigkeit mit einberrechnet wurde?


Es ist übrigens nicht nötig, dass im Michelson-Morley-Experiment die beiden Arme des Interferometers gleich lang sind.

Denn was gemessen wird, ist die Änderung der Differenz der Lichtlaufzeiten in den beiden Interferometerarmen, während die ganze Apparatur um 90° gedreht wird (und dabei also die Richtungen der beiden Interferometerarme vertauscht werden.) Weil die Wege dabei gleich bleiben, erhält man daraus die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Richtungen.

Und weil es kein Problem ist, die Drehung der Apparatur in viel kürzerer Zeit als 24 Stunden durchzuführen, ist es ebenfalls nicht nötig, die Erdrotationsgeschwindigkeit mit einzuberechnen.
bishop
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Beitrag bishop Verfasst am: 25. Feb 2006 17:31    Titel: Antworten mit Zitat

hmh.. und was ist mit der Defnition von c als ?

Auch wenn man nicht gleich davon ausgeht, dass c die Lichtgeschwindigkeit ist und die höchste Geschwindigkeit ist, wie argumentiere ich denn dann? Dass c die Geschwindigkeit ist, mit der sich eine Elektromagnetische Welle ausbreitet, und im Vakuum konstant ist. Und wie komme ich dann weiter um zu zeigen, dass nichts mit Masse weder c erreichen noch überschreiten kann? Da brauche ich dann zwingend die Lorentztransformation, oder?

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dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. Feb 2006 18:05    Titel: Antworten mit Zitat

Dass Licht eine elektromagnetische Welle ist, und diese Geschwindigkeit in einem Ausbreitungsmedium mit epsilon_r = mu_r = 1 in allen Richtungen konstant ist, war für die Herleitung der Relativitätstheorie nicht das Problem. Das gilt ja zum Beispiel stimmig in einem Bezugssystem, in dem das Ausbreitungsmedium ruht. Damit ist man also noch nicht an dem Knackpunkt angekommen, der zur Relativitätstheorie und ihren Folgerungen führt.

Spannend wird die Frage erst dann, wenn man fragt, OB dieses Licht, diese elektromagnetische Welle, überhaupt ein Ausbreitungsmedium hat.

Wenn ja, dann ändert sich die Lichtgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit des Beobachters relativ zum Äther,
wenn nein, dann gibt es keinen vernünftigen Grund mehr, annehmen zu dürfen, dass sich die Lichtgeschwindigkeit je nach Bewegung des Beobachters und der Ausbreitungsrichtung ändern sollte.

Und so eine Konstanz der Lichtgeschwindigkeit stimmig zu erklären, gelingt der speziellen Relativitätstheorie inclusive Lorentztransformation, relativistische Massenzunahme, Längenverkürzung und Zeitdilatation.
bishop
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Beitrag bishop Verfasst am: 26. Feb 2006 00:52    Titel: Antworten mit Zitat

hmh.. okay.. mal anders gefragt...

Was haben die Äthervertreter für ein Gegenargument gegen die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit? Diese ist ja auch ohne einen Äther nur im Vakuum tatsächlich konstant. Sagen diese Leute, dass durchaus unter bestimmten Bedingungen überschritten werden kann?

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as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 26. Feb 2006 01:38    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!

Stell Dir das mit dem Äther am einfachsten wie die Luft bei der Schallausbreitung vor. Jemand steht 100m von dir weg, wenn Du in die Hände klatschst. Der hört dann das Geräuch etwa 0,3s nachdem das Ereignis stattgefunden hat, weil die Schallgeschwindigkeit in Luft ungefähr zwischen 330 und 340 m/s ist.
Jetzt bläst aber ein Wind von dir zu ihm mit einer Geschwindigkeit von 160m/s. Mal abgesehen davon, dass das vielleicht etwas unrealistisch ist, weil Du dann nicht mehr stehen bleiben würdest und sicher auch kein Klatschen mehr zu hören wäre, würde man in 100m Entfernung trotzdem deutlich früher etwas hören, als ohne Wind. Die Geschwindigkeiten würden sich einfach addieren, einfach nur, weil das Medium sich realtiv zu Sender und Empfänger bewegt und der Schall mitgetragen werden würde. Man mißt also in diesem Bezugssystem, das relativ zum Äther bewegt ist, eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit in die eine RIchtung, und wieder eine andere in die anderen Richtungen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium selbst ist aber nach wie vor gleich. Allerdings ist das Bezugssystem des Mediums dann ausgezeichnet und in jedem anderen Bezugssystem mißt man in jede unterschiedliche Ausbreitungsrichtung auch eine unterschiedliche Geschwindigkeit.
Wenn man sich das ganze mit Licht und Äther vorstellt und weiß, dass sich die Erde recht schnell durch den Raum bewegt und zwar in sich ändernder Richtung, dann ist es unmöglich, dass sie sich immer mit einem Äther gleich schnell mitbewegt. Also könnte es höchstens eine Jahreszeit geben, in dem die Geschwindigkeit genau der Äthergeschwindigkeit entspreche und selbst das wäre ziemlich unwahrscheinlich. Also sollte man beim Vorhandensein eines Äthers irgendwann eine Abweichung feststellen können.
Man mißt aber, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit immer, in allen Richtungen und in jedem anderen Bezugssystem auch genau identisch ist. Manche Leute vermuteten sogar, dass der Äther vielleicht nur deshalb immer als stehend gemessen wird, weil man sich ja in geschlossenen Räumen befindet. Wie bei Luft auch, könnte man sich ja dann vorstellen, dass der Äther im Raum vielleicht auch still steht, obwohl draußen ein gewaltiger Sturm tobt! Deshalb wurden auch Versuche bei geschlossenem und danach geöffnetem Fenster gemacht, um zu sehen, ob dann der Äther den Raum durchströmen kann. Aber war alles nix. Egal wie... die Lichtgeschwindigkeit ist immer gleich gemessen worden.
Erklären kann man das eigentlich nur, wenn man keinen Äther annimmt. Aber wie kann sich eine Welle dann sonst ohne ein Medium ausbreiten? Und wie kann es überhaupt sein, dass man immer die selbe Geschwindigkeit mißt, auch wenn die Messungen in zwei Systemen stattfindet, die sich relativ zueinander bewegen? Die letzte Frage beantwortet die Relativitätstheorie mit der Lorentztransformation. Die erste ist wohl eher mit den Maxwell-Gleichungen beantwortet, allerdings vielleicht etwas unbefriedigend. DIe Antwort wäre vielleicht: "Weil's eben so ist". Oder auch: "Warum auch nicht?"

Gruß
Marco
heike
Gast





Beitrag heike Verfasst am: 24. März 2006 18:11    Titel: michelson Antworten mit Zitat

hallo ich halte ein referat über den michelson versuch
könnnt ihr mir noch ein wenig helfen ob ich das alles so richtig verstanden habe?

michelson wollte nun anhand seinens versuches herausfinden ob es das medium Äther für Licht gibt, wie es nun z.B bei Schall eben Luft ist.
Da Schallgeschwindigkeit auch abhängig ist auch vom Wind so sollte es wenn es den Äther gibt auch das Licht abghängig sein vom Ätherwind und Licht somit nicht konstant sein.

Im Versuch stellte sich nun heraus, das die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.

1. WORAN SIEHT MAN DAS?AN DER INTERFERENZ?#
Was hat Interferenz überhaupt mit dem Michelson-Versuch zu tun.Was sagt sie mir

2. Was hat mir der Versuch jetzt gesagt? Das es kein Äther gibt und somit die Lichtgeschwindigkeit konstant ist?

3. Könnt ihr mir Tipps geben was ich für mein Referat alles noch so beeindruckendest erzählen/zeigen kann?

4. Was könnte man noch WICHTIGES über den Versuch sagen?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 24. März 2006 18:30    Titel: Antworten mit Zitat

Hm, je nachdem, was du schon weißt, ist das eine längere Geschichte.

Die Antwort auf deine Frage 2) ("ja") findest du direkt schon hier im Thread weiter oben. Helfen dir zusätzlich Wikipedia, google und die folgenden beiden Links hier im Board schon mal ein Stückchen weiter?

http://www.physikerboard.de/htopic,4787,michelson.html

http://www.physikerboard.de/htopic,4830,michelson.html
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 24. März 2006 18:37    Titel: Antworten mit Zitat

Sind die Zeiten dabei völlig gleich, kommt es zu konstruktiver Überlagerung mit dem entsprechenden Interferenzmuster für konstruktive Überlagerung. Sind die beiden Zeiten unterschiedlich, so ändert sich die Interferenzmuster.

das habe ich auf einer internetseite gefunden...

was mir das interferenzmuster sagt
also noch mal einfach erklärt.
Eine Änderung des Interferenzmusters sagt mir aus das die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant ist und es einen äther gäbe..
nun hat sich das interferenzmuster nicht geändert und somit hat man festgestellt es gibt keinen Äther.

hallo der markus kannst du mir das in baby-fachsprach erklären was es mit dem Tal, Berg oder so beim Interferieren zutun hat??

und mir noch vllt weitere nützliche tipss geben
dermarkus
Administrator


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Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 24. März 2006 18:46    Titel: Antworten mit Zitat

Anonymous hat Folgendes geschrieben:

hallo der markus kannst du mir das in baby-fachsprach erklären was es mit dem Tal, Berg oder so beim Interferieren zutun hat??

Hallo, (Ich denke mal, du bist immer noch die heike:)

Das ist wie bei Wasserwellen:

Wenn Wellenberg und Wellenberg sich überlagern, gibt das ein Maximum, nämlich eine doppelt so starke Schwingung. Also ist es im Fall von Licht auf dem Interferenzschirm dann besonders hell.

Und Berg mit Tal gibt ein Minimum, nämlich gar keine Schwingung. Also ist es auf dem Interferenzschirm dann dunkel.
heike
Gast





Beitrag heike Verfasst am: 24. März 2006 19:05    Titel: huhu Antworten mit Zitat

wie kommt es denn überhaupt zu den tal/berg ausschlag?
muss es eigentlich nicht immer eine konstante sein das licht?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 24. März 2006 19:35    Titel: Antworten mit Zitat

Licht ist eine elektromagnetische Welle. Da schwingt der Vektor des elektrischen Feldes senkrecht zur Ausbreitungsrichtung hin und her. (Und auch der Vektor des magnetischen Feldes schwingt, auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, und senkrecht zum Vektor des elektrischen Feldes)
Nikolas
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Beitrag Nikolas Verfasst am: 24. März 2006 19:42    Titel: Antworten mit Zitat

Licht besteht aus Teilchen.
Wenn man sich Interferenz z.B. an einem Spalt anschaut, dann sind die dunklen Stellen auf dem Schirm Orte, an denen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon ankommt sehr gering ist und hell da, wo die Wahrscheinlichkeit hoch ist.

Die Erklärung über die Em-Welle gefällt mir deswegen nicht, weil ich nicht sehe, wie sie die Interferenz eines Teilchens mit sich selbst erklärt. Allerdings habe ich erst das erste Semeser hinter mir und von da her noch keine QM gelernt.

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Naemi
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Beitrag Naemi Verfasst am: 24. März 2006 20:49    Titel: Antworten mit Zitat

dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Licht ist eine elektromagnetische Welle.


Toxman hat Folgendes geschrieben:
Licht besteht aus Teilchen.


Naja. Ich bin mal in einer Prüfung gefragt worden ,was Licht nun denn wirklich sei. Meine (korrekte) Antwort war: "Ich weiß es nicht."

Für das Verständnis von Interferenzen ist sicher das Wellenmodell dem Teilchenmodell vorzuziehen (letzteres mach nämlich dann überhaupt keinen Sinn). Zu den Zeiten des MM-Experimentes haben sicher die meisten Menschen geglaubt, Licht sei eine elektromagnetische Welle (Maxwell). Allerdings (wenn mich meine Geschichtskenntnisse nicht täuschen) hat das Experiment gegen Ende des neunzehnten Jahrhunderts stattgefunden, so dass Einstein diese Ergebnisse für sein Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit benutzte. Damals war aber dann auch sicher der Photo-Effekt bekannt. Zumindest kannt Einstein diesen und konnte ihn zwanglos mit einer gequantelten Teilchennatur des Lichtes erklären.
Grosses Dilemma!

@heike: Ein großes Problem der Äther-Theorie ist die Struktur desselben: Da Licht sehr schnell ist (das konnte man ja schon sehr früh feststellen), müsste, wenn es sich in einem körperlichen Medium fortbewegen würde, dieses sehr, sehr starr sein (die Ausbreitungsgeschwindigkeit für longitudinale Druckwellen ist proportinal zur Kopplung des Materiales -- z.B. ist Schall in Wasser schneller als in Luft).

Dies widerspricht aber der ungehinderten Bewegung der Planeten, die ja in einem solchen Medium abgebremst würden.

Zum absoluten Raum: Diese Idee geht auf Newton zurück, der ja den Begriff der Inertialsysteme einführte. Hätte man nun einen ruhenden Äther, so könnte man diesen als absoluten Bezugspunkt für jedes System benutzen.

Geht dieser aber flöten, weil Licht ja kein Ausbreitungsmedium braucht (Maxwell, el.magn. Welle) so geht natürlich auch die Idee des absoluten Raumes verloren -- insbesondere mit der von Einstein postulierten Gleichheit der Naturgesetze in allen Inertialsystemen.

Okay, bin ins Labern gekommen, ich hoffe trotzdem, dass nun ein paar Fragen geklärter sind.

_________________
Grüße Wink
Naëmi
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 24. März 2006 20:51    Titel: Antworten mit Zitat

Warum? wenn du von der EM Welle ausgehst brauchst du nicht die Interferenz von Teilchen zu erklären? Wenn du das erklären willst bist du sowieso bei der QM. Bis auf wenige Ausnahmen ist die klassische Wellenmechanische (Elektrodynamische) Beschreibung besser. Von der Interferenz über die ganze Optik (fast) geht alles wunderbar. Ein Mirkoskopobjektiv Quantenmechanisch zu beschreiben dürfte ziemlich unmöglich sein.
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 24. März 2006 20:52    Titel: Antworten mit Zitat

war zu lahm. Antwort war auf Toxmans Beitrag.
Naemi
Moderator


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Beitrag Naemi Verfasst am: 24. März 2006 21:00    Titel: Antworten mit Zitat

gast hat Folgendes geschrieben:
Bis auf wenige Ausnahmen ist die klassische Wellenmechanische (Elektrodynamische) Beschreibung besser.


So würde ich das nicht sagen. Zur phänomologischen Erklärung von einigen Effekten ist das Teilenmodell eindeutig vorzuziehen, z.B. Photoeffekt, Strahlenoptik (mehr fällt mir gerade nicht ein).
Andererseits werden Beugung und Interferenz erst mit einer Wellenannahme anschaulich.

Den Dualismus kann man aber -- wie schon von Toxman erwähnt -- auflösen, indem man Licht (als auch Materie und alles andere auf der Welt) mit Wahrscheinlichkeitswellen beschreibt. Diese Funktionen sind komplex und erst durch Bildung des Betragsquadrates kommst du auf die reale Wahrscheinlichkeitsverteilung (auch keine Messgröße); diese kann dann entweder wellen- oder teilchenartig sein.

_________________
Grüße Wink
Naëmi
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 24. März 2006 21:05    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Tox,

Toxman hat Folgendes geschrieben:
Licht besteht aus Teilchen.

Das stimmt auch. Aber ich vermute, dass du damit jetzt nicht anfangen wolltest, anschaulich den Tal- Berg- Ausschlag zu erklären ?

Sorry, wenn mein "Licht ist eine elektromagnetische Welle" etwas knapp und absolut geklungen haben mag. Hier erklärt dieses Bild halt am einfachsten, was in diesem Experiment passiert.

Gruß, Markus
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 24. März 2006 22:08    Titel: Antworten mit Zitat

Naemi hat Folgendes geschrieben:
gast hat Folgendes geschrieben:
Bis auf wenige Ausnahmen ist die klassische Wellenmechanische (Elektrodynamische) Beschreibung besser.


So würde ich das nicht sagen. Zur phänomologischen Erklärung von einigen Effekten ist das Teilenmodell eindeutig vorzuziehen, z.B. Photoeffekt, Strahlenoptik (mehr fällt mir gerade nicht ein).
Andererseits werden Beugung und Interferenz erst mit einer Wellenannahme anschaulich.

Den Dualismus kann man aber -- wie schon von Toxman erwähnt -- auflösen, indem man Licht (als auch Materie und alles andere auf der Welt) mit Wahrscheinlichkeitswellen beschreibt. Diese Funktionen sind komplex und erst durch Bildung des Betragsquadrates kommst du auf die reale Wahrscheinlichkeitsverteilung (auch keine Messgröße); diese kann dann entweder wellen- oder teilchenartig sein.


Ich hab ja auch "bis auf wenige Ausnahmen" geschrieben. Was du in Bezug auf QM mit Strahloptik meinst ist mir unklar. Darunter würde ich mehr die Beschreibung von Licht in Form von Strahlen, was klassisch mit Orthogonalen auf den Wellenfronten funktioniert. Naja, bis auf diese wenigen Ausnahmen braucht man die QM für Licht (speziell Optik) nicht. Selbst beim Laser ist sie nur kurz für den Prozess der stimulierten Emission nötig, der Rest, wie z.B. Resonatoren, -Moden, Nah- und Fernfeld, kurze Pulse, Frequenzkonversion etc. kommt völlig ohne aus. Ich bin z.Zt. an einer Promotion im Bereich Optik (digitale Holographie, konfokale Mikroskopie,..) und brauche nie die Schröderingergleichung oder einen Dirac-Spinor. Helmholtzgleichung (skalare Beugungstheorie,..) usw. dagegen dauernd.
Naemi
Moderator


Anmeldungsdatum: 01.06.2004
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Beitrag Naemi Verfasst am: 24. März 2006 22:36    Titel: Antworten mit Zitat

Tut mir leid, wenn das falsch verstanden wurde: Ich sprach nicht von den quantenmechanischem Modell für das Licht, sondrn einfach von der Tatsache, dass es Effekte gibt, die sich nur mit einer teilchenartigen Lichtstruktur erklären lasssen, sowie solche, bei denen nur eine Wellennatur intuitive Lösungen erlauben.

Beide Modelle sind meiner Ansicht nach gleich wichtig, um Licht zu beschreiben (Photo-Effekt mit Wellen wird schwierig, Interferenzen mit Teilchen auch).

Andererseits gibt es auch das Doppelspalt-Experiment, wo stets nur ein Teilchen durch den Doppelspalt fliegt, mit sich selbst interferiert und dann als ein Teilchen detektiert wird.
Dann ist natürlich das Modell Welle-vs.-Teilchen sehr dürftig (erst Teilchen, dann Welle, dann wieder Teilchen -- wer sagt dem armen Photon, was es tun soll?). Dafür ist dann die korrekte Beschreibung die Quantenmechanische mit der Wahrscheinlichkeitberteilung.

_________________
Grüße Wink
Naëmi
liane
Gast





Beitrag liane Verfasst am: 25. März 2006 13:47    Titel: hm Antworten mit Zitat

wie soll man denn den tal-berg-ausschlag verstehen und dessen interferenz?
kann man nun sagen weil das licht eine elektromagnetische welle ist oder wie kommt es denn überhaupt dort zur interferenz?! LOL Hammer
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 15:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ach so, dann war mein Beitrag mit der elektromagnetischen Welle wirklich noch sehr knapp gewesen.

Während sich das Licht im Raum ausbreitet, zeigt der elektrische Feldvektor :

mal voll auf die eine Seite (das entspricht dann einem Wellenberg, also so wie wenn die Wasseroberfläche gerade ganz oben ist),

etwas weiter ist er wieder Null geworden (dann ist die entsprechende Wasseroberfläche also gerade wieder bei Auslenkung Null, also genausohoch wie das Wasser drumherum)

und wieder etwas weiter zeigt er dann voll zur anderen Seite (dann ist die entsprechende Wasseroberfläche bei der Wasseroberfläche ganz unten, also im Wellental),

dann wieder Null, u.s.w.

-----------------------------------------------------------------------

Wenn nun zwei Lichtwellen miteinander interferieren, dann tun sie das konstruktiv, wenn die elektrischen Feldvektoren der beiden Lichtwellen am selben Ort in dieselbe Richtung zeigen, also Wellenberg auf Wellenberg trifft, dann ist es besonders hell auf dem Schirm.
Und sie tun das destruktiv, wenn die elektrischen Feldvektoren der beiden Lichtwellen am selben Ort gerade voll in entgegengesetzte Richtungen zeigen, also Wellenberg auf Wellental triftt, dann ist es dunkel auf dem Schirm.

Ob es auf dem Schirm hell oder dunkel ist, hängt also davon am, mit welchem Versatz die beiden Lichtwellen wieder zusammengeführt werden, nachdem sie im Interferometer ein Stück weit getrennte Wege geflogen sind.

Und wenn die Lichtgeschwindigkeit in den beiden Armen des Michelson-Interferometers unterschiedlich wäre, dann würde sich dieser Versatz der Lichtstrahlen ändern, während man das Michelson-Interferometer dreht und die beiden Richtungen des Interferometers damit vertauscht, und dann würde man während dem Drehen ein Wechseln des Interferenzbildes zwischen hell und dunkel beobachten.
heike
Gast





Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 16:43    Titel: Antworten mit Zitat

nun ich habe ein bild gefunden, was das alles sehr gut veranschaulicht.

Die Interferenz beim Michelson Morley Versuch kommt nun durch die Auslöschung und Verstärkung zustande.
Die Lichtstrahlen die aufeinander treffen haben doch nur eine bestimmte Wellenform. Das heisst es müsste doch entweder gar nichts zu sehen sein oder alles verstärkt???

Und wenn es sich verstärkt sieht man schwarz und beim auslöschen weiss??



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dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 16:57    Titel: Antworten mit Zitat

Schönes Bild! Das beschreibt die Interferenz noch schöner als meine Worte vorhin!

Im Interferometer des Michelson-Morley-Versuches haben beide Teilstrahlen dieselbe Frequenz (also dieselbe Farbe) und breiten sich am Ende des Interferometers, nachdem sie am Strahlteiler wieder überlappt wurden, genau in dieselbe Richtung auf demselben Weg aus.
Und in der Tat, entlang dieses Weges nach dem letzten Strahlteiler ändert sich die relative Phasenlage der beiden Strahlen zueinander nicht mehr, also sieht man dasselbe Interferenzbild, egal wo auf diesem letzten Stückchen Weg man den Beobachtungsschirm hinstellt oder ein Stückchen Papier in den Strahl hält.

Nimmt man zum Beispiel rotes Licht für diesen Versuch, dann sieht man bei konstruktiver Interferenz (Verstärkung) einen hellen roten Punkt auf dem Schirm, bei destruktiver Interferenz (Auslöschung) bleibt der Fleck auf dem Schirm einfach dunkel (wenn es im Raum hell genug ist, dann sieht man an diesem Fleck also in diesem Fall einfach die Farbe des Schirms).
heike
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Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 17:29    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Doch so sorgfältig die beiden Forscher ihre Messungen auch ausführten, sie konnten keinen Unterschied in der Geschwindigkeit festellen. Die Lichtgeschwindigkeit blieb konstant.


Wie kann man denn anhand des MM versuches sehen das sich die geschwindigkeit nicht ändert?An der Interferenz?!
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 17:36    Titel: Antworten mit Zitat

Daran, dass sich das Interferenzbild (also die Helligkeit des Punktes) nicht ändert, während man die ganze Apparatur dreht.

Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 25. März 2006 17:37, insgesamt einmal bearbeitet
heike
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Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 17:37    Titel: Antworten mit Zitat

Wie würde es sich denn in diesem versuch sichtbar machen das sich die lichtgeschwindigkeit verändert?!

ps: dermarkus, ich musste ein referat dazu schreiben, kann ich es dir vielleicht per email schicken und du sagst mir deine meinung dazu,verbessungen,ratschläge usw.?!
heike
Gast





Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 17:38    Titel: Antworten mit Zitat

was soll ich denn da drehen ?
als der lehrer uns den versuch vorgeführt hat, hat er nur die lichtquelle angemacht und hat da an gar nichts gedreht?!
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 17:40    Titel: Antworten mit Zitat

heike hat Folgendes geschrieben:
Wie würde es sich denn in diesem versuch sichtbar machen das sich die lichtgeschwindigkeit verändert?!


In einem Wechsel der Helligkeit des Interferenzbildes, während man die Apparatur dreht.


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 25. März 2006 17:41, insgesamt einmal bearbeitet
heike
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Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 17:40    Titel: Antworten mit Zitat

sorry das ich vielleicht dumme fragen stelle...

also beim versuch habe ich gesehen das der punkt erst hell war, danach sah man ein interferenzmuster und dabei haben wir an gar nichts gedreht...
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 17:43    Titel: Antworten mit Zitat

heike hat Folgendes geschrieben:
was soll ich denn da drehen ?
als der lehrer uns den versuch vorgeführt hat, hat er nur die lichtquelle angemacht und hat da an gar nichts gedreht?!


Die gesamte Apparatur, und zwar um 90° um ihre senkrechte Achse, damit die Richtungen der beiden Interferometerarme vertauscht werden.

Dann hat dein Lehrer euch einen Versuch zur Interferenz vorgeführt, aber nicht das Michelson-Morley-Experiment.
heike
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Beitrag heike Verfasst am: 25. März 2006 17:48    Titel: Antworten mit Zitat

die folgerung aus dem versuchsergebnis ist, das es kein äther gibt, das die lichtgeschwindigkeit konstant ist. das wars?
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 25. März 2006 17:54    Titel: Antworten mit Zitat

heike hat Folgendes geschrieben:

ps: dermarkus, ich musste ein referat dazu schreiben, kann ich es dir vielleicht per email schicken und du sagst mir deine meinung dazu,verbessungen,ratschläge usw.?!

Durchsehen und korrigieren möchte ich das eigentlich nicht, denn es ist ja schließlich dein Referat und nicht meins. Ich helfe hier gerne ein bisschen beim Verstehen, aber aufschreiben musst du es dann schon selber richtig.

Vielleicht kannst du dein Referat am besten dadurch auf Richtigkeit überprüfen, indem du dir gute Quellen ansiehst: Bei Wikipedia gibt es einen guten Artikel zum Michelson-Morley-Experiment, und mit einer Google-Suche kannst du sogar Referate von anderen zu dem Thema finden. Wenn du diese Quellen anschaust, dann klären sich viele Fragen zum Versuchsaufbau und zur Versuchsdurchführung (zum Beispiel dass man das Ding drehen muss) von selbst.

Konkrete Verständnisfragen sind natürlich auch hier immer willkommen, aber alles können wir hier schlecht erklären; selber einlesen gehört auch dazu.
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