Die Masse des Lichts

captain kirk

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hallo!
die relativitätstheorie besagt, daß massenbehaftete teilchen niemals lichtgeschwindigkeit erreichen können.
jetzt hat ja licht selber eine masse (photonen), sonst könnte es durch große massen (sterne, galaxien...) nicht gekrümmt werden.

nehmen wir an licht hätte überhaupt keine masse, wäre es dann noch schneller? vielleicht sogar unendlich schnell?

eine laiengerechte antwort wäre schön!
 

mephal

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Photonen haben nur eine virtuelle Masse und einen virtuellen Impuls, der mit dem plankschen Wirkungsquantum h zusammenhängt und ansich reine Mathematik ist.

Die Krümmung, das heißt die Ablenkung erfolgt über die Krümmung des Raumes selbst, dem sich (so weit bisher bekannt) jedes Teilchen unterwerfen muss. Du kennst doch sicherlich das Beispiel mit dem gespannten Tuch und den Körpern, die auf ihm Dellen verursachen.

Daher ist das Licht die Obergrenze aller Geschwindigkeiten und seine Geschwindigkeit hängt nur von dem Medium ab, in dem es sich bewegt.
 

Orbit

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Du musst zwischen Ruhemasse und Massen-Äquivalent unterscheiden.
Das Massen-Äquivalent des Lichts ergibt sich aus hf/c^2. Und weil rotes und blaues Licht unterschiedliche Frequenzen haben, ist auch ihr Massenäquivalent verschieden: rotes Licht ist leichter als blaues, wenn Du willst.
Nur Teilchen, die eine Ruhemasse haben, können niemals c erreichen. Teilchen ohne Ruhemasse bewegen sich aber - unabhängig von ihrem Massenäquivalent - iim Vakuum immer mit c, niemals aber schneller.
Orbit
 
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captain kirk

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danke! sehr aufschlußreiche antworten!

@orbit: könntest du "massenäquivalent" nochmal in einfachen worten erklären?
warum wird dem licht eine masse unterstellt, wenn es doch überhaupt keine
(ruhe)masse hat?
 

galileo2609

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@orbit: könntest du "massenäquivalent" nochmal in einfachen worten erklären?
warum wird dem licht eine masse unterstellt, wenn es doch überhaupt keine
(ruhe)masse hat?
Hallo kirk,

in Orbits Antwort steht präzise "massenäquivalent". Licht hat Energie, die nach der RT äquivalent zu Masse ist und damit auch 'Masseeigenschaften' haben kann, z. B. Impuls, Raumkrümmung. Es ist aber keine Gleichsetzung im 'materiellen' Sinne.

Grüsse galileo2609
 

Orbit

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Masse und Energie werden in der modernen Physik synonym behandelt. Jeder Energie kann nach der Formel E = mc^2 ein Massenäquivalent zugeordnet werden, indem die Formel nach m aufgelöst wird:
m = E/c^2.
Da die Energie des Lichtes proportional zu seiner Frequenz ist: E = hf, ergibt sich aus
hf = mc^2
nach m aufgelöst
m= hf/c^2
Ob diese Masse nun Ruhemasse oder aus der Energie berechnete Masse ist, ist unerheblich. Allerdings ist die Geometrie der Raumzeitkrümmung bei Ruhemasse eine andere als beim Massenäquivalent von Licht. Ruhemasse krümmt den Raum kugelsymmetrisch, die Masse eines Lichtstrahls aber zylindersymmetrisch.
Orbit
 
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captain kirk

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hier lernt man echt was über astrophysik! danke!

letzte fragen zur zylindersymetrischen raumkrümmung des lichts: 1. übt ein lichtstrahl anziehung auf eine masse aus, wenn er an der masse "vorbeifliegt"?
2. können sich zwei lichtstrahlen gegenseitig anziehen?
 

Orbit

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Zu Deinen beiden Fragen:
1. Anziehung ist immer gegenseitig, allerdings kann beim Massenunterschied, der zwischen einem Stern und einem Photon besteht, die Anziehung vernachlässigt werden, welche das Photon auf den Stern ausübt. :)
2. Auch zwei Photonen können sich anziehen: Nach der Formel G(m1*m2)/r^2
ziehen sich zwei Blaulicht-Photonen im Abstand von 1 mm aber nur mit 2E-75 N an. Bei Photonen mit der Energie eines Elektrons und im Abstand eines H-Atom-Radius wären's dann gerade mal 2,4E-50 N und bei harter Gammastrahlung mit Protonenenergie und dem Abstand eines Protonenradius' 1,3E-34N. Also immer noch sehr wenig.
Gruss Orbit
 
F

fspapst

Gast
Auch zwei Photonen können sich anziehen: Nach der Formel G(m1*m2)/r^2 ziehen sich zwei Blaulicht-Photonen im Abstand von 1 mm aber nur mit 2E-75 N an. Bei Photonen mit der Energie eines Elektrons und im Abstand eines H-Atom-Radius wären's dann gerade mal 2,4E-50 N und bei harter Gammastrahlung mit Protonenenergie und dem Abstand eines Protonenradius' 1,3E-34N. Also immer noch sehr wenig.
Gruss Orbit
Das ist interessant für mich, da ich bisher davon ausgegangen bin, das Licht Masselos ist, weil die Ruhemasse = 0 ist.
Somit hat das Licht also eine (geringe) Masse nach E*mc².

Ist das experementell bestätigt worden?

fspapst
 

Orbit

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Somit hat das Licht also eine (geringe) Masse nach E*mc^2.
Das kann man so nicht verallgemeinern. Photonen von sichtbarem Licht mit Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm oder Frequenzen im Bereich von 1E14 Hz haben zwar eine geringe Aequivalenzmasse; aber die Aequivalenzmasse von Photonen eines Gammastrahls mit der Frequenz 2,272E23 beispielsweise ist gleichgross wie die Masse eines ruhenden Neutrons, also 1,675E-27kg.
Orbit
 

elnolde

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Ruhemasse krümmt den Raum kugelsymmetrisch, die Masse eines Lichtstrahls aber zylindersymmetrisch.
Orbit

Das höre ich heute zum ersten Mal, wie so vieles hier im Forum. Gibt's dazu mal wieder einen netten Link?

Bewegen sich Teilchen die keine Ruhemasse besitzen, unabhängig von deren Massenäquivalent, immer mit c?. Oder andersrum gefragt, haben genau die Teilchen die sich immer mit c bewegen keine Ruhemasse? Ist es genau das, dass Massebehaftete Teilchen eben im Unterschied zu den Nichtmassebehafteten Teilchen eben nicht auf c beschleunigt werden können. Und Teilchen ohne Masse eben nicht ruhen können weil sie eben keine Masse haben?

Danke

elnolde
 

Ich

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Bewegen sich Teilchen die keine Ruhemasse besitzen, unabhängig von deren Massenäquivalent, immer mit c?. Oder andersrum gefragt, haben genau die Teilchen die sich immer mit c bewegen keine Ruhemasse? Ist es genau das, dass Massebehaftete Teilchen eben im Unterschied zu den Nichtmassebehafteten Teilchen eben nicht auf c beschleunigt werden können. Und Teilchen ohne Masse eben nicht ruhen können weil sie eben keine Masse haben?
Ja. Der Unterschied ist fundamental.
 

elnolde

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Der Tag ist wieder gerettet:D

Und wieder etwas fundamentales gelernt, das so nirgends steht. Zumindest habe ich das so nirgends herauslesen können. Dieses Forum ist mit Gold nicht aufzuwiegen. Ich geh mal davon aus das das stimmt...

Noch irgend einen hint was es mit der zylindrischen Krümmung auf sich hat? Trifft dies auch auf andere Nichtmassebehaftete Teilchen zu?

Grüße

elnolde

EDIT: Sagt mal, gibt's ein Buch über diese "Fundamentals"? Alles was ich bisher gefunden und gelesen habe geht entweder in die Richtung: "understand Kerrmetrik or die" oder "Die Erde ist der dritte Planet in unserem....." Irgendetwas dazwischen?
 
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Orbit

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Ruhemasse krümmt den Raum kugelsymmetrisch, die Masse eines Lichtstrahls aber zylindersymmetrisch.

Das höre ich heute zum ersten Mal...

Ich hab es auch noch nirgends als in meinen Gedanken so gelesen, kann es mir aber nicht anders vorstellen. Deshalb habe ich es hier nun zum zweiten Mal in diesem Forum so formuliert. Es wurde aber noch von niemandem bestätigt oder widerlegt.
Orbit
 

Ich

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Die Form der Gravitationswirkung unterliegt derselben Symmetrie wie die erzeugenden Massen. Ein (unendlich langer) Lichtstrahl ist Zylindersymmetrisch, also ist die Gravitationswirkung zylindersymmetrisch.
Ein paar Feinheiten gibt es zu beachten, z.B. die Frage "Welche Massendichte hat der Lichtstrahl?"
Die ist nämlich nicht definiert für Licht, das nur in eine Richtung geht (Dopplereffekt!). Zwei entgegenlaufende Strahlen, also eine stehende Welle, machen einen Schuh draus.
Dementsprechend ist auch die Darstellung mit den sich anziehenden Lichtstrahlen vereinfacht. Parallel laufende Strahlen gleicher Energie ziehen sich nicht an (können sie auch gar nicht - Quizfrage: Warum?), engegenlaufende schon.
 

elnolde

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Vorsicht Glatteis Orbit:D

Aber Dein Bild ist, rein "Gefühlsmäßig", stimmig.

Hab's jetzt Satt, ich frische jetzt meine Mathematikkentnisse wieder auf bis ich die RT, Quantentheorie sowie Stringtheorie geistig verstanden habe oder sterbe beim Versuch....:mad:

Gruß

elnolde
 

Ich

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Hab's jetzt Satt, ich frische jetzt meine Mathematikkentnisse wieder auf bis ich die RT, Quantentheorie sowie Stringtheorie geistig verstanden habe oder sterbe beim Versuch....
War schön, dich gekannt zu haben. Du wirst uns fehlen.
 

elnolde

Registriertes Mitglied
muahahaha....Du kennst meine Zähigkeit nicht:D

Wenn ich was wissen will, dann weiss ich das irgendwann. Grrrrr

Beste Grüße

elnolde

EDIT: Naja zumindest Ansatzweise werde ich mir doch wohl ein erweitertes Grundverständniss aneignen können;)
 
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Orbit

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Parallel laufende Strahlen gleicher Energie ziehen sich nicht an (können sie auch gar nicht - Quizfrage: Warum?), engegenlaufende schon.
Wow. In dem Sinn, wie Du's wohl meinst, elnolde, ist jetzt auch mein Tag gerettet!:).
Als Antwort auf die Quizfrage wage ich mal folgenden Tipp:
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts und der Gravitation ist c. Wenn die G-Felder der Photonen sich überlagern, sind die Photonen schon eine Haus weiter. Die Wirkung des G-Feldes hinkt immer einen Takt hinterher.
Stehende Wellen sind dagegen wie ruhende Massestäbchen. Oder so. ;)
 
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