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Thema: Ist Lichtgeschwindigkeit wirklich konstant?

  1. #1
    Registriert seit
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    36

    Standard Ist Lichtgeschwindigkeit wirklich konstant?

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    Hallo zusammen,

    mich wurmt eine Frage, die sich auf die Lichtgeschwindigkeit (c) bezieht. Wir wissen alle, das c in Einsteins bekannter Energieformel eine Konstante darstellt. Aber ist sie Wirklich konstant? Meine Überlegungen dazu sind folgende:


    (1) Mit dem Photo-Effekt konnte Einstein nachweisen, dass man mittels Licht Elektronen aus Metall "freisetzten" kann. Der Effekt hängt nicht von der Intensität des Lichts sondern eben von der Energie und damit von der Frequenz ab. => Ergo: Photonen haben unterschiedliche Energien (je nach Frequenz)

    (2) Bekannt ist auch, dass Licht immer mit c flliegt.


    Soweit so gut. Wenn ich jetzt beides zusammenführe, komme ich zu folgendem Punkt:
    Photon Blau mit hoher Energie fliegt mit c. Daneben ein Photon Rot mit geringerer Energie, das ebenfalls mit c durch das All seine Bahnen zieht. Da beide mit c fliegen, haben sie demnach keine Ruhemasse! Oder?
    Da diese Photonen aber unterschiedliche Energien besitzten, passt das irgendwie nicht zusammen. Wie können Teilchen ohne Ruhemasse unterschiedliche Energie besitzt und doch bewegen sie sich gleich schnell?

    Wenn die Energie proportional der Frequenz ist und auch proportional der Masse. Demnach hat Photon Blau eine größere Masse als Photon Rot (oder?). Das hieße aber, dass beide Photon unterschiedlich schnell fliegen müssten?!?

    Irgendwo vermute ich einen denkfehler. Ich finde ihn aber nicht

    Eddy
    Das Universum ist nicht nur merkwürdiger, als wir annehmen;
    es ist merkwürdiger, als wir überhaupt annehmen können.
    (J.B.S. Haldane)

  2. #2
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    131

    Standard

    Zitat Zitat von Eddy Beitrag anzeigen
    mich wurmt eine Frage, die sich auf die Lichtgeschwindigkeit (c) bezieht. Wir wissen alle, das c in Einsteins bekannter Energieformel eine Konstante darstellt. Aber ist sie Wirklich konstant? Meine Überlegungen dazu sind folgende:


    (1) Mit dem Photo-Effekt konnte Einstein nachweisen, dass man mittels Licht Elektronen aus Metall "freisetzten" kann. Der Effekt hängt nicht von der Intensität des Lichts sondern eben von der Energie und damit von der Frequenz ab. => Ergo: Photonen haben unterschiedliche Energien (je nach Frequenz)
    Du redest von Energie und Frequenz.
    Was haben beide miteinander zu tun?
    Was ist Energie, was ist Frequenz?

    Zitat Zitat von Eddy Beitrag anzeigen
    (2) Bekannt ist auch, dass Licht immer mit c flliegt.
    Worauf ist dies Aussage bezogen?
    Wie kann das festgestellt werden?
    Welche (Ruhe)"Basis" wird dafür verwendet?


    Zitat Zitat von Eddy Beitrag anzeigen
    Soweit so gut. Wenn ich jetzt beides zusammenführe, komme ich zu folgendem Punkt:
    Photon Blau mit hoher Energie fliegt mit c. Daneben ein Photon Rot mit geringerer Energie, das ebenfalls mit c durch das All seine Bahnen zieht. Da beide mit c fliegen, haben sie demnach keine Ruhemasse! Oder?
    Da diese Photonen aber unterschiedliche Energien besitzten, passt das irgendwie nicht zusammen. Wie können Teilchen ohne Ruhemasse unterschiedliche Energie besitzt und doch bewegen sie sich gleich schnell?

    Zuerst redest du von Energie, jetzt kommt noch ein weiterer Begriff dazu.
    Was sind Photonen, wie werden sie erzeugt?
    Wieso haben sie verschiedene Farben?
    Was bestimmt die Farbe, ist es die Farbe des Lichtes oder des Photons?
    Wo ist im Photon Blau bzw. Photon Rot die Energie eingebaut, wo die Farbe?
    Wo ist die Erzeugerfrequenz des Lichtes geblieben?
    Ist sie nun im Photon oder im Licht oder in der Energie?
    Wieso hat die Lichtfarbe etwas mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit zu tun, wer oder was legt die Ausbreitungsgeschwindigkeit fest?
    Ist es der Erzeuger, das Photon, das Licht, die Energie, oder sonstwas?



    Zitat Zitat von Eddy Beitrag anzeigen
    Wenn die Energie proportional der Frequenz ist und auch proportional der Masse. Demnach hat Photon Blau eine größere Masse als Photon Rot (oder?). Das hieße aber, dass beide Photon unterschiedlich schnell fliegen müssten?!?

    Irgendwo vermute ich einen denkfehler. Ich finde ihn aber nicht
    Vielleicht liegt er darin das es keine Energie gibt, kein Photon gibt, das Licht eine Schwingung ist die sich in sehr kleinen Häppchen, in Peaks, ausbreitet und ganz einfach Materie zum Schwingen anregt.
    Auch aus einer Materieschwingung entstanden ist.

    Kurt

  3. #3
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    Standard

    Hallo Kurt,

    Du 'wilderst' eindeutig im falschen Revier, noch dazu mit den nicht mildernden Umständen Deiner 'Vorgeschichte'.

    MAC

  4. #4
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    Daumen runter

    Hallo Forum,

    ich beantrage eine kurze Denk- und Schreibpause für Kurt, so etwa 1 - 2 Jahre.
    Dieses Gehabe geht mir auf den Senkel.

    Stinkig
    Nathan

  5. #5
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    Standard

    Moin Eddy,
    du erkennst an den Gegenfragen von Kurt eindeutig, dass er nicht weiß, wovon du sprichst.

    Aber zu deiner Frage:
    Wenn die Energie proportional der Frequenz ist und auch proportional der Masse. Demnach hat Photon Blau eine größere Masse als Photon Rot (oder?). Das hieße aber, dass beide Photon unterschiedlich schnell fliegen müssten?!?
    Schonmal von dieser Formel gehört/gelesen: c = λ * f ?

    λ = c/f oder
    f = c/λ

    mit c=Lichtgeschwindigkeit
    mit λ=Wellenlänge
    mit f=Frequenz

    Also angenommen, c sei konstant, dann bedeutet das, dass je kleiner die Wellenlänge wird, die Frequenz wächst und umgekehrt.
    Einstein hat nun c als konstant postuliert und in der Folge wurde dieses Postulat bis heute bestätigt.

    Jetzt können wir ja mal rechnen:
    Rotes Photon
    mit der Wellenlänge λ von 650nm (Nanometer), also 6500Å. 1 Angström Å entspricht 10^-10 Meter, also 0,1 nm.
    λ = 6500Å = 6500 * 10^-10 Meter also 6.5 * 10^7 Meter

    für die Frequenz einer Welle gilt:
    f = v/λ
    mit v = c = 299 792,458 [m/s]
    daraus folgt f = 299 792,458 [m/s] / (6.5 * 10^7 [m]) = 0.0046Hz
    1 Hz = 1/s

    Blaues Photon
    mit der Wellenlänge λ von 450nm (Nanometer), also 4500Å. 1 Angström Å entspricht 10^-10 Meter, also 0,1 nm.
    λ = 4500Å = 4500 * 10^-10 Meter also 4.5 * 10^7 Meter

    für die Frequenz einer Welle gilt:
    daraus folgt f = 299 792,458 [m/s] / (4.5 * 10^7 [m]) = 0.0066Hz

    Also hat das blaue Licht eine höhere Frequenz als das rote Licht.
    Nach E = h * f
    mit h = const (Planck'sches Wirkungsquantum)
    folgt, dass das blaue Licht eine höhere Energie besitzt als das rote Licht. Beide haben jedoch eine Ruhemasse Null!
    Dein Denkfehler besteht lediglich darin, zwischen Ruhemasse und Impulsenergie (Impenergie) nicht zu unterscheiden.
    Photonen kann man mit beliebig geringer Energie beschleunigen (Wärmestrahlung macht sich bemerkbar).
    Ihr Impuls hängt aber von ihrer Energie ab.

    Was bedeutet das?
    Dazu später mehr, falls es nicht schon jemand anderes macht....

    PS: Ganz zum Schluss: Die Theorie der Loop-Quantengravitation geht tatsächlich davon aus, dass höher-frequentes Licht eher bei uns (Beobachtern) ankommt als niedriger-energetisches Licht.
    Aus der Loop-Quantengravitation folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit von der Wellenlänge des Lichtes abhängt. Die Abweichungen fallen besonders dann auf, wenn die Wellenlängen vergleichbar mit den Knotenabständen und damit der Planck-Länge wird, so dass die Photonen sozusagen die Quantenstruktur der Raumzeit spüren. Schau'n mer mal...
    Geändert von FrankSpecht (16.02.2008 um 02:53 Uhr)
    cs, Frank
    frank-specht.de

  6. #6
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    Standard

    Zitat Zitat von Eddy Beitrag anzeigen
    Da diese Photonen aber unterschiedliche Energien besitzten, passt das irgendwie nicht zusammen. Wie können Teilchen ohne Ruhemasse unterschiedliche Energie besitzt und doch bewegen sie sich gleich schnell?

    Wenn die Energie proportional der Frequenz ist und auch proportional der Masse. Demnach hat Photon Blau eine größere Masse als Photon Rot (oder?). Das hieße aber, dass beide Photon unterschiedlich schnell fliegen müssten?!?
    Ist zwar nicht direkt dein Anliegen, hängt aber damit zusammen: Ist es nicht auf den ersten Blick noch seltsamer, dass wenn du mit hoher Geschwindigkeit auf eine "rote" Lichtquelle zufliegst (oder sie auf dich), ihr Licht bei Erhöhung der Geschwindigkeit immer blauer/energiereicher wird? Und es ist keine Erscheinung, es ist (für dich) energiereicher. Ein anderer Beobachter, der sich in entgegengesetzter Richtung von der Quelle wegbewegt, misst dasselbe Licht röter/energieärmer, und auch seine Messung ist "real".

  7. #7
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    Standard

    Zitat Zitat von FrankSpecht
    Rotes Photon
    mit der Wellenlänge λ von 650nm (Nanometer), also 6500Å. 1 Angström Å entspricht 10^-10 Meter, also 0,1 nm.
    λ = 6500Å = 6500 * 10^-10 Meter also 6.5 * 10^7 Meter

    für die Frequenz einer Welle gilt:
    f = v/λ
    mit v = c = 299 792,458 [m/s]
    daraus folgt f = 299 792,458 [m/s] / (6.5 * 10^7 [m]) = 0.0046Hz
    1 Hz = 1/s
    Hier wurde wohl wegen der vorgerückten Uhrzeit ein Vorzeichen auf dem Weg verloren
    Richtig muss es heissen: f = 299 792,458 [m/s] / (6.5 * 10^-7 [m]) = 466 THz

    Selber Fehler dann beim blauen Photon:
    Zitat Zitat von FrankSpecht
    Blaues Photon
    mit der Wellenlänge λ von 450nm (Nanometer), also 4500Å. 1 Angström Å entspricht 10^-10 Meter, also 0,1 nm.
    λ = 4500Å = 4500 * 10^-10 Meter also 4.5 * 10^7 Meter

    für die Frequenz einer Welle gilt:
    daraus folgt f = 299 792,458 [m/s] / (4.5 * 10^7 [m]) = 0.0066Hz
    also auch hier den Wert von 0,0066 Hz mit 10^14 nach oben korrigieren, ergibt dann die Frequenz für blaues Licht von 666 THz.

  8. #8
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    Standard

    Hallo Eddy,

    auch von mir Willkommen im Forum.

    Der entscheidende Punkt ist, daß Photonen keine Ruhemasse haben. Experimentell wurde die Ruhemasse mit einer (bisherigen) Obergrenze von 10E-47 kg ermittelt. Das bedeutet, es ist ausgeschlossen, daß sie größer als 10^-47 kg ist. Siehe dazu:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Photon#Eigenschaften
    Wie es kommt, daß sie dennoch Energie transportieren können, haben Dir Frank und die anderen bereits erklärt. So wie Du Deine Fragen gestellt hast, denke ich daß Du Kurt's Post schon richtig einsortieren wirst.

    Es gibt aber in der modernen Physik eine Theorie, die eine Dispersion (eine Aufspaltung) der Lichtgeschwindigkeit abhängig von der Photonenenergie verlangt, die LQG (Loop-Quanten-Geometrie) Siehe dazu: http://www.wissenschaft-online.de/as...t_l05.html#lqg besonders im unteren Teil „Experimentelle Tests der LQG“ den dritten Punkt.

    Allerdings scheint es seit kurzem einen Nachweis zu geben, daß die hier angesprochene Dispersion nicht stattfindet. Siehe dazu http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=10090
    Ich bin mir hier aber nicht sicher, ob ich das richtig interpretiere, denn eine entsprechende Reaktion auf diese Arbeit habe ich noch nirgendwo gesehen. Wenn ich es allerdings richtig interpretiere bedeutet daß möglicherweise das Aus für LQG.

    Herzliche Grüße

    MAC

    ps. Oh! Ich hab' gerade erst gesehen, daß Frank noch einen Absatz über die LQG angehängt hatte. Als ich Deinen Post, Frank gelesen hatte, war der noch nicht da, deshalb hab' ich selbst was dazu geschrieben.
    Geändert von mac (16.02.2008 um 20:00 Uhr) Grund: ps

  9. #9
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    Moin jonas,
    Zitat Zitat von jonas Beitrag anzeigen
    Hier wurde wohl wegen der vorgerückten Uhrzeit ein Vorzeichen auf dem Weg verloren
    Richtig muss es heissen: f = 299 792,458 [m/s] / (6.5 * 10^-7 [m]) = 466 THz

    Selber Fehler dann beim blauen Photon:

    also auch hier den Wert von 0,0066 Hz mit 10^14 nach oben korrigieren, ergibt dann die Frequenz für blaues Licht von 666 THz.

    Du hast vollkommen Recht! Aber es lag wohl eher am Zuviel an Alc...
    Danke für die Korrektur.
    cs, Frank
    frank-specht.de

  10. #10
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    So wie es Frank sagt
    Aus der Loop-Quantengravitation folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit von der Wellenlänge des Lichtes abhängt. Die Abweichungen fallen besonders dann auf, wenn die Wellenlängen vergleichbar mit den Knotenabständen und damit der Planck-Länge wird, so dass die Photonen sozusagen die Quantenstruktur der Raumzeit spüren.
    ist eine Meinung - ich habe dazu anderswo schon mal einen Link gepostet, kann ihn aber jetzt nicht finden. Die Diskussion (in einem andern Forum) darüber ist hier:
    http://einstein.reul-web.com/viewtop...er=asc&start=0
    Tatsächlich wurde diese Verzögerung gemessen; aber noch nicht bestätigt.
    Macs Meinung
    Allerdings scheint es seit kurzem einen Nachweis zu geben, daß die hier angesprochene Dispersion nicht stattfindet.
    ist die andere.
    Entschieden ist da noch nichts.
    Orbit

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