Wie wird die Lichtgeschwindigkeit bestimmt? Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit? Was ist Lichtstrom?

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Strecke, die das Licht pro Zeiteinheit zurücklegt. Dieser Wert hängt von der Substanz ab, in der sich das Licht ausbreitet.

Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 m/s. Dies ist die höchste erreichbare Geschwindigkeit. Bei der Lösung von Problemen, die keine besondere Genauigkeit erfordern, wird dieser Wert mit 300.000.000 m/s angenommen. Es wird angenommen, dass sich alle Arten elektromagnetischer Strahlung im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten: Radiowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung. Es wird durch einen Buchstaben gekennzeichnet Mit .

Wie wurde die Lichtgeschwindigkeit bestimmt?

In der Antike glaubten Wissenschaftler, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich sei. Später begannen Diskussionen zu diesem Thema unter Wissenschaftlern. Kepler, Descartes und Fermat stimmten der Meinung antiker Wissenschaftler zu. Und Galileo und Hooke glaubten, dass die Lichtgeschwindigkeit zwar sehr hoch ist, aber immer noch einen endlichen Wert hat.

Galileo Galilei

Einer der ersten, der versuchte, die Lichtgeschwindigkeit zu messen, war der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei. Während des Experiments befanden er und sein Assistent sich auf verschiedenen Hügeln. Galilei öffnete den Verschluss seiner Laterne. In dem Moment, als der Assistent dieses Licht sah, musste er die gleichen Aktionen mit seiner Laterne ausführen. Die Zeit, die das Licht für die Reise von Galileo zum Assistenten und zurück benötigte, erwies sich als so kurz, dass Galileo erkannte, dass die Lichtgeschwindigkeit sehr hoch ist und es unmöglich ist, sie in einer so kurzen Entfernung zu messen, da sich Licht ausbreitet fast sofort. Und die von ihm aufgezeichnete Zeit zeigt nur die Reaktionsgeschwindigkeit einer Person.

Die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals 1676 vom dänischen Astronomen Olaf Roemer anhand astronomischer Entfernungen bestimmt. Als er mit einem Teleskop die Sonnenfinsternis des Jupitermondes Io beobachtete, entdeckte er, dass jede weitere Sonnenfinsternis später auftritt als berechnet, wenn sich die Erde vom Jupiter entfernt. Die maximale Verzögerung, wenn sich die Erde auf die andere Seite der Sonne bewegt und sich vom Jupiter in einer Entfernung entfernt, die dem Durchmesser der Erdumlaufbahn entspricht, beträgt 22 Stunden. Obwohl der genaue Durchmesser der Erde zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt war, teilte der Wissenschaftler seinen ungefähren Wert durch 22 Stunden und kam auf einen Wert von etwa 220.000 km/s.

Olaf Römer

Das von Roemer erzielte Ergebnis löste bei Wissenschaftlern Misstrauen aus. Doch 1849 maß der französische Physiker Armand Hippolyte Louis Fizeau die Lichtgeschwindigkeit mit der Rotationsverschlussmethode. In seinem Experiment passierte Licht einer Quelle die Zähne eines rotierenden Rades und wurde auf einen Spiegel gerichtet. Von ihm reflektiert kehrte er zurück. Die Rotationsgeschwindigkeit des Rades nahm zu. Als er einen bestimmten Wert erreichte, wurde der vom Spiegel reflektierte Strahl durch einen sich bewegenden Zahn verzögert und der Beobachter sah in diesem Moment nichts.

Fizeaus Erfahrung

Fizeau berechnete die Lichtgeschwindigkeit wie folgt. Das Licht geht seinen Weg L vom Rad zum Spiegel in einer Zeit gleich t 1 = 2L/c . Die Zeit, die das Rad benötigt, um sich um einen halben Schlitz zu drehen, beträgt t 2 = T/2N , Wo T - Periode der Raddrehung, N - Anzahl der Zähne. Rotationsfrequenz v = 1/T . Der Moment, in dem der Beobachter kein Licht sieht, tritt auf t 1 = t 2 . Von hier aus erhalten wir die Formel zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit:

c = 4LNv

Nachdem er Berechnungen mit dieser Formel durchgeführt hatte, stellte Fizeau das fest Mit = 313.000.000 m/s. Dieses Ergebnis war viel genauer.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

Im Jahr 1838 schlug der französische Physiker und Astronom Dominique François Jean Arago vor, die Methode des rotierenden Spiegels zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit zu verwenden. Diese Idee wurde vom französischen Physiker, Mechaniker und Astronomen Jean Bernard Leon Foucault in die Tat umgesetzt, der 1862 den Wert der Lichtgeschwindigkeit (298.000.000 ± 500.000) m/s ermittelte.

Dominique Francois Jean Arago

Im Jahr 1891 erwies sich das Ergebnis des amerikanischen Astronomen Simon Newcomb als um eine Größenordnung genauer als Foucaults Ergebnis. Als Ergebnis seiner Berechnungen Mit = (99.810.000 ± 50.000) m/s.

Forschungen des amerikanischen Physikers Albert Abraham Michelson, der einen Aufbau mit einem rotierenden achteckigen Spiegel verwendete, ermöglichten eine noch genauere Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit. Im Jahr 1926 maß der Wissenschaftler die Zeit, die das Licht brauchte, um die Distanz zwischen den Gipfeln zweier Berge zurückzulegen, die 35,4 km entspricht, und erhielt das Ergebnis Mit = (299.796.000 ± 4.000) m/s.

Die genaueste Messung wurde 1975 durchgeführt. Im selben Jahr empfahl die Generalkonferenz für Maß und Gewicht, die Lichtgeschwindigkeit mit 299.792.458 ± 1,2 m/s anzusetzen.

Wovon hängt die Lichtgeschwindigkeit ab?

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum hängt weder vom Bezugssystem noch von der Position des Beobachters ab. Sie bleibt konstant und beträgt 299.792.458 ± 1,2 m/s. In verschiedenen transparenten Medien ist diese Geschwindigkeit jedoch geringer als im Vakuum. Jedes transparente Medium hat eine optische Dichte. Und je höher es ist, desto langsamer breitet sich die Lichtgeschwindigkeit darin aus. Beispielsweise ist die Lichtgeschwindigkeit in Luft höher als in Wasser und in reinem optischen Glas niedriger als in Wasser.

Wenn Licht von einem weniger dichten Medium in ein dichteres übergeht, nimmt seine Geschwindigkeit ab. Und wenn der Übergang von einem dichteren zu einem weniger dichten Medium erfolgt, nimmt die Geschwindigkeit im Gegenteil zu. Dies erklärt, warum der Lichtstrahl an der Übergangsgrenze zwischen zwei Medien abgelenkt wird.

Die Lichtgeschwindigkeit ist der absolute Wert der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum. In der Physik wird es traditionell mit dem lateinischen Buchstaben „c“ (ausgesprochen [tse]) bezeichnet. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine Grundkonstante, die nicht von der Wahl des Trägheitsbezugssystems (IFR) abhängt. Es bezieht sich auf die grundlegenden physikalischen Konstanten, die nicht nur einzelne Körper, sondern die Eigenschaften der Raumzeit als Ganzes charakterisieren. Nach modernen Konzepten ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum die maximale Geschwindigkeit der Teilchenbewegung und der Ausbreitung von Wechselwirkungen. Wichtig ist auch die Tatsache, dass dieser Wert absolut ist. Dies ist eines der Postulate von SRT.

In einem Vakuum (Leere)

Im Jahr 1977 war es möglich, die ungefähre Lichtgeschwindigkeit von 299.792.458 ± 1,2 m/s zu berechnen, berechnet auf der Grundlage des Standardmeters von 1960. Derzeit geht man davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eine grundlegende physikalische Konstante ist und per Definition genau 299.792.458 m/s oder etwa 1.079.252.848,8 km/h beträgt. Der genaue Wert ergibt sich aus der Tatsache, dass seit 1983 als Standardmeter die Entfernung gilt, die Licht im Vakuum in einer Zeitspanne von 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt. Die Lichtgeschwindigkeit wird durch den Buchstaben c symbolisiert.

Michelsons für die SRT grundlegendes Experiment zeigte, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum weder von der Geschwindigkeit der Lichtquelle noch von der Geschwindigkeit des Beobachters abhängt. In der Natur breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus:

tatsächlich sichtbares Licht

andere Arten elektromagnetischer Strahlung (Radiowellen, Röntgenstrahlen usw.)

Aus der speziellen Relativitätstheorie folgt, dass die Beschleunigung von Teilchen mit Ruhemasse auf Lichtgeschwindigkeit unmöglich ist, da dieses Ereignis gegen das Grundprinzip der Kausalität verstoßen würde. Das heißt, es ist ausgeschlossen, dass das Signal die Lichtgeschwindigkeit oder die Massenbewegung mit einer solchen Geschwindigkeit überschreitet. Allerdings schließt die Theorie die Bewegung von Teilchen in der Raumzeit mit Überlichtgeschwindigkeit nicht aus. Hypothetische Teilchen, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, werden Tachyonen genannt. Mathematisch passen Tachyonen problemlos in die Lorentz-Transformation – sie sind Teilchen mit imaginärer Masse. Je höher die Geschwindigkeit dieser Teilchen, desto weniger Energie tragen sie und umgekehrt, je näher ihre Geschwindigkeit an der Lichtgeschwindigkeit liegt, desto größer ist ihre Energie – genau wie die Energie gewöhnlicher Teilchen tendiert die Energie von Tachyonen gegen Unendlich sie nähern sich der Lichtgeschwindigkeit. Dies ist die offensichtlichste Konsequenz der Lorentz-Transformation, die es einem Teilchen nicht erlaubt, auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen – es ist einfach unmöglich, einem Teilchen eine unendliche Energiemenge zu verleihen. Es sollte klar sein, dass Tachyonen erstens eine Klasse von Teilchen und nicht nur eine Art von Teilchen sind und dass sich zweitens keine physikalische Wechselwirkung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann. Daraus folgt, dass Tachyonen nicht gegen das Kausalitätsprinzip verstoßen – sie interagieren in keiner Weise mit gewöhnlichen Teilchen und der Unterschied in ihren Geschwindigkeiten untereinander ist auch nicht gleich der Lichtgeschwindigkeit.

Gewöhnliche Teilchen, die sich langsamer als Licht bewegen, werden Tardyonen genannt. Tardionen können die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen, sondern sich ihr nur beliebig nahe nähern, da in diesem Fall ihre Energie unbegrenzt groß wird. Alle Tardyonen haben Ruhemasse, im Gegensatz zu masselosen Photonen und Gravitonen, die sich immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

In Planck-Einheiten beträgt die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum 1, d. h. Licht bewegt sich 1 Einheit Planck-Länge pro Einheit Planck-Zeit.

In einer transparenten Umgebung

Die Lichtgeschwindigkeit in einem transparenten Medium ist die Geschwindigkeit, mit der sich Licht in einem anderen Medium als Vakuum ausbreitet. In einem Medium mit Dispersion werden Phasen- und Gruppengeschwindigkeiten unterschieden.

Die Phasengeschwindigkeit bezieht sich auf die Frequenz und Wellenlänge von monochromatischem Licht in einem Medium (λ=c/ν). Diese Geschwindigkeit liegt normalerweise (aber nicht unbedingt) unter c. Das Verhältnis der Phasengeschwindigkeit des Lichts im Vakuum zur Lichtgeschwindigkeit in einem Medium wird Brechungsindex des Mediums genannt. Die Gruppenlichtgeschwindigkeit in einem Gleichgewichtsmedium ist immer kleiner als c. In Nichtgleichgewichtsmedien kann sie jedoch c überschreiten. In diesem Fall bewegt sich die Vorderkante des Pulses jedoch immer noch mit einer Geschwindigkeit, die die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht überschreitet.

Armand Hippolyte Louis Fizeau hat experimentell bewiesen, dass die Bewegung eines Mediums relativ zu einem Lichtstrahl auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in diesem Medium beeinflussen kann.

Negation des Postulats über die maximale Lichtgeschwindigkeit

In den letzten Jahren tauchten immer wieder Berichte auf, dass sich bei der sogenannten Quantenteleportation die Wechselwirkung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Beispielsweise zeigte die Forschungsgruppe von Dr. Nicolas Gisin von der Universität Genf am 15. August 2008 bei der Untersuchung gebundener Photonenzustände, die 18 km im Raum voneinander entfernt sind, angeblich, dass „Wechselwirkungen zwischen Teilchen mit einer Geschwindigkeit von etwa hunderttausend Mal stattfinden“. größer als die Geschwindigkeit von Sveta". Zuvor wurde auch das sogenannte Hartmann-Paradoxon – Überlichtgeschwindigkeit mit Tunneleffekt – diskutiert.

Eine wissenschaftliche Analyse der Bedeutung dieser und ähnlicher Ergebnisse zeigt, dass sie grundsätzlich nicht für die überluminale Übertragung jeglicher Signale oder Bewegung von Materie genutzt werden können.

Geschichte der Lichtgeschwindigkeitsmessungen

Mit wenigen Ausnahmen hielten antike Wissenschaftler die Lichtgeschwindigkeit für unendlich. In der Neuzeit wurde dieses Thema zum Gegenstand von Debatten. Galileo und Hooke gaben zu, dass es endlich sei, wenn auch sehr groß, während Kepler, Descartes und Fermat immer noch die Unendlichkeit der Lichtgeschwindigkeit verteidigten.

Die erste Schätzung der Lichtgeschwindigkeit erfolgte durch Olaf Roemer (1676). Er bemerkte, dass sich die Finsternisse des Jupitertrabanten Io im Vergleich zu den Berechnungen um 22 Minuten verzögern, wenn sich Erde und Jupiter auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne befinden. Daraus leitete er einen Wert für die Lichtgeschwindigkeit von etwa 220.000 km/s ab – ungenau, aber nahe am wahren Wert. Ein halbes Jahrhundert später ermöglichte die Entdeckung der Aberration, die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit zu bestätigen und ihre Einschätzung zu verfeinern.

Obwohl wir im normalen Leben die Lichtgeschwindigkeit nicht berechnen müssen, interessieren sich viele seit ihrer Kindheit für diese Größe.

Als jedes Kind den Blitz während eines Gewitters beobachtete, versuchte es wahrscheinlich zu verstehen, was die Verzögerung zwischen Blitz und Donnerschlag verursachte. Offensichtlich haben Licht und Schall unterschiedliche Geschwindigkeiten. Warum passiert das? Was ist die Lichtgeschwindigkeit und wie kann sie gemessen werden?

In der Wissenschaft ist die Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit, mit der sich Strahlen in der Luft oder im Vakuum bewegen. Licht ist elektromagnetische Strahlung, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Er kann sich in jeder Umgebung bewegen, was sich direkt auf seine Geschwindigkeit auswirkt.

Versuche, diese Größe zu messen, wurden seit der Antike unternommen. Wissenschaftler der Antike glaubten, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich sei. Die gleiche Meinung vertraten Physiker des 16.–17. Jahrhunderts, obwohl schon damals einige Forscher, wie Robert Hooke und Galileo Galilei, von Endlichkeit ausgingen.

Ein großer Durchbruch bei der Erforschung der Lichtgeschwindigkeit gelang dem dänischen Astronomen Olaf Roemer, der als erster auf die Verzögerung der Sonnenfinsternis des Jupitermondes Io im Vergleich zu ersten Berechnungen aufmerksam machte.

Dann ermittelte der Wissenschaftler den ungefähren Geschwindigkeitswert auf 220.000 Meter pro Sekunde. Der britische Astronom James Bradley konnte diesen Wert genauer berechnen, obwohl er sich bei seinen Berechnungen leicht geirrt hatte.


Anschließend unternahmen Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern Versuche, die tatsächliche Lichtgeschwindigkeit zu berechnen. Allerdings gelang es den Forschern erst in den frühen 1970er Jahren mit dem Aufkommen von Lasern und Masern mit stabiler Strahlungsfrequenz, eine genaue Berechnung durchzuführen, und 1983 wurde der moderne Wert mit einer Korrelation für den relativen Fehler ermittelt als Grundlage.

Vereinfacht ausgedrückt ist die Lichtgeschwindigkeit die Zeit, die ein Sonnenstrahl benötigt, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Als Zeiteinheit ist es üblich, die Sekunde und als Distanzeinheit den Meter zu verwenden. Aus physikalischer Sicht ist Licht ein einzigartiges Phänomen, das in einer bestimmten Umgebung eine konstante Geschwindigkeit aufweist.

Angenommen, eine Person läuft mit einer Geschwindigkeit von 25 km/h und versucht, ein Auto einzuholen, das mit einer Geschwindigkeit von 26 km/h fährt. Es stellt sich heraus, dass sich das Auto 1 km/h schneller bewegt als der Läufer. Beim Licht ist alles anders. Unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Autos und der Person bewegt sich der Strahl immer mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu ihnen.

Die Lichtgeschwindigkeit hängt weitgehend von der Substanz ab, in der sich die Strahlen ausbreiten. Im Vakuum hat es einen konstanten Wert, in einer transparenten Umgebung kann es jedoch unterschiedliche Indikatoren haben.

In Luft oder Wasser ist sein Wert immer geringer als im Vakuum. Beispielsweise beträgt die Lichtgeschwindigkeit in Flüssen und Ozeanen etwa drei Viertel der Geschwindigkeit im Weltraum und in Luft bei einem Druck von 1 Atmosphäre 2 % weniger als im Vakuum.


Dieses Phänomen wird durch die Absorption von Strahlen im transparenten Raum und deren Wiederemission durch geladene Teilchen erklärt. Der Effekt wird Brechung genannt und wird aktiv bei der Herstellung von Teleskopen, Ferngläsern und anderen optischen Geräten genutzt.

Wenn wir bestimmte Substanzen betrachten, beträgt die Lichtgeschwindigkeit in destilliertem Wasser 226.000 Kilometer pro Sekunde, in optischem Glas etwa 196.000 Kilometer pro Sekunde.

Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit pro Sekunde konstant 299.792.458 Meter, also etwas mehr als 299.000 Kilometer. Aus moderner Sicht ist es das Nonplusultra. Mit anderen Worten: Kein Teilchen, kein Himmelskörper ist in der Lage, die Geschwindigkeit zu erreichen, die das Licht im Weltall entwickelt.

Selbst wenn wir davon ausgehen, dass Superman mit großer Geschwindigkeit auftaucht und fliegt, wird der Strahl immer noch mit größerer Geschwindigkeit von ihm weglaufen.

Obwohl die Lichtgeschwindigkeit die maximal erreichbare Geschwindigkeit im Vakuum ist, wird angenommen, dass es Objekte gibt, die sich schneller bewegen.

Dazu sind beispielsweise Sonnenstrahlen, Schatten oder Schwingungsphasen in Wellen in der Lage, allerdings mit einer Einschränkung: Selbst wenn sie Supergeschwindigkeit entwickeln, werden Energie und Informationen in eine Richtung übertragen, die nicht mit der Richtung ihrer Bewegung übereinstimmt.


Was das transparente Medium betrifft, gibt es auf der Erde Objekte, die sich durchaus schneller als Licht bewegen können. Wenn beispielsweise ein Strahl, der durch Glas geht, seine Geschwindigkeit verlangsamt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen nicht begrenzt, sodass sie sich beim Durchgang durch Glasoberflächen schneller als Licht bewegen können.

Dieses Phänomen wird Wawilow-Tscherenkow-Effekt genannt und wird am häufigsten in Kernreaktoren oder in den Tiefen der Ozeane beobachtet.

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum- absoluter Wert der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum. In der Physik wird es mit dem lateinischen Buchstaben bezeichnet C.
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine Grundkonstante, unabhängig von der Wahl des Inertialbezugssystems.
Per Definition ist es genau so 299.792.458 m/s (ungefährer Wert 300.000 km/s).
Nach der speziellen Relativitätstheorie ist maximale Geschwindigkeit für die Ausbreitung physikalischer Wechselwirkungen, die Energie und Informationen übertragen.

Wie wurde die Lichtgeschwindigkeit bestimmt?

Erstmals wurde die Lichtgeschwindigkeit bestimmt 1676 O. K. Roemer durch Änderungen in den Zeitintervallen zwischen den Sonnenfinsternissen der Jupitermonde.

Im Jahr 1728 wurde es von J. Bradley installiert, basierend auf seinen Beobachtungen von Aberrationen des Sternenlichts.

Im Jahr 1849 A. I. L. Fizeau war der erste, der die Lichtgeschwindigkeit anhand der Zeit maß, die das Licht benötigt, um eine genau bekannte Distanz (Basis) zurückzulegen; Da der Brechungsindex der Luft nur sehr wenig von 1 abweicht, ergeben bodengestützte Messungen einen Wert, der sehr nahe bei c liegt.
In Fizeaus Experiment wurde ein Lichtstrahl einer Quelle S, der von einem durchscheinenden Spiegel N reflektiert wurde, periodisch von einer rotierenden Zahnscheibe W unterbrochen, passierte die Basis MN (ca. 8 km) und kehrte, vom Spiegel M reflektiert, zur Basis zurück Scheibe. Als das Licht auf den Zahn traf, erreichte es den Beobachter nicht und das Licht, das in die Lücke zwischen den Zähnen fiel, konnte durch Okular E beobachtet werden. Basierend auf den bekannten Rotationsgeschwindigkeiten der Scheibe, die Zeit, die das Licht brauchte Die Fahrt durch die Basis wurde bestimmt. Fizeau erhielt den Wert c = 313300 km/s.

Im Jahr 1862 J. B. L. Foucault setzte die 1838 von D. Arago geäußerte Idee um und verwendete einen schnell rotierenden (512 U/s) Spiegel anstelle einer Zahnscheibe. Der vom Spiegel reflektierte Lichtstrahl wurde auf die Basis gerichtet und fiel beim erneuten Zurückkehren auf denselben Spiegel, der Zeit hatte, sich um einen bestimmten kleinen Winkel zu drehen. Bei einer Basis von nur 20 m stellte Foucault fest, dass die Geschwindigkeit Licht ist gleich 29800080 ± 500 km/s. Die Schemata und Grundgedanken der Experimente von Fizeau und Foucault wurden in späteren Arbeiten zur Definition von s immer wieder verwendet.

Die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien variiert erheblich. Die Schwierigkeit besteht darin, dass das menschliche Auge es nicht im gesamten Spektralbereich wahrnimmt. Die Natur des Ursprungs von Lichtstrahlen interessiert Wissenschaftler seit der Antike. Die ersten Versuche, die Lichtgeschwindigkeit zu berechnen, wurden bereits 300 v. Chr. unternommen. Damals stellten Wissenschaftler fest, dass sich die Welle geradlinig ausbreitete.

Schnelle Reaktion

Es gelang ihnen, die Eigenschaften des Lichts und die Flugbahn seiner Bewegung mit mathematischen Formeln zu beschreiben. wurde zweitausend Jahre nach der ersten Forschung bekannt.

Was ist Lichtstrom?

Ein Lichtstrahl ist eine elektromagnetische Welle kombiniert mit Photonen. Unter Photonen versteht man die einfachsten Elemente, die auch Quanten elektromagnetischer Strahlung genannt werden. Der Lichtstrom ist in allen Spektren unsichtbar. Es bewegt sich nicht im herkömmlichen Sinne des Wortes im Raum. Um den Zustand einer elektromagnetischen Welle mit Quantenteilchen zu beschreiben, wird das Konzept des Brechungsindex eines optischen Mediums eingeführt.

Der Lichtstrom wird in Form eines Strahls mit kleinem Querschnitt im Raum übertragen. Die Methode der Bewegung im Raum wird durch geometrische Methoden abgeleitet. Dabei handelt es sich um einen geradlinigen Strahl, der sich an der Grenze zu verschiedenen Medien zu brechen beginnt und eine krummlinige Flugbahn bildet. Wissenschaftler haben bewiesen, dass die maximale Geschwindigkeit im Vakuum entsteht; in anderen Umgebungen kann die Bewegungsgeschwindigkeit erheblich variieren. Wissenschaftler haben ein System entwickelt, bei dem ein Lichtstrahl und ein abgeleiteter Wert die wichtigsten Elemente für die Ableitung und Ablesung bestimmter SI-Einheiten sind.

Einige historische Fakten

Vor etwa 900 Jahren schlug Avicena vor, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Nennwert einen endlichen Wert hat. Galileo Galilei versuchte, die Lichtgeschwindigkeit experimentell zu berechnen. Mit zwei Taschenlampen versuchten die Experimentatoren, die Zeit zu messen, in der ein Lichtstrahl von einem Objekt für ein anderes sichtbar sein würde. Doch ein solches Experiment erwies sich als erfolglos. Die Geschwindigkeit war so hoch, dass die Verzögerungszeit nicht erkannt werden konnte.

Galileo Galilei bemerkte, dass Jupiter einen Abstand zwischen den Finsternissen seiner vier Satelliten von 1320 Sekunden hatte. Basierend auf diesen Entdeckungen berechnete der dänische Astronom Ole Roemer im Jahr 1676 die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahls mit 222.000 km/s. Diese Messung war damals die genaueste, konnte jedoch mit irdischen Maßstäben nicht überprüft werden.

Nach 200 Jahren gelang es Louise Fizeau, die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls experimentell zu berechnen. Er schuf eine besondere Installation mit einem Spiegel und einem Getriebe, das sich mit hoher Geschwindigkeit drehte. Der Lichtstrom wurde vom Spiegel reflektiert und kehrte nach 8 km zurück. Als die Radgeschwindigkeit zunahm, kam es zu einem Moment, in dem das Getriebe den Strahl blockierte. Somit wurde die Geschwindigkeit des Strahls auf 312.000 Kilometer pro Sekunde eingestellt.

Foucault verbesserte diese Ausrüstung, indem er die Parameter reduzierte, indem er den Getriebemechanismus durch einen flachen Spiegel ersetzte. Es stellte sich heraus, dass seine Messgenauigkeit dem modernen Standard am nächsten kam und 288.000 Meter pro Sekunde betrug. Foucault unternahm Versuche, die Lichtgeschwindigkeit in einem fremden Medium auf der Grundlage von Wasser zu berechnen. Der Physiker konnte daraus schließen, dass dieser Wert nicht konstant ist und von den Brechungseigenschaften in einem bestimmten Medium abhängt.

Ein Vakuum ist ein Raum ohne Materie. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum im C-System wird mit dem lateinischen Buchstaben C bezeichnet. Sie ist unerreichbar. Kein Gegenstand kann auf einen solchen Wert übertaktet werden. Physiker können sich nur vorstellen, was mit Objekten passieren könnte, wenn sie so stark beschleunigt werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahls hat konstante Eigenschaften, sie beträgt:

• konstant und endgültig;
• unerreichbar und unveränderlich.

Wenn wir diese Konstante kennen, können wir die maximale Geschwindigkeit berechnen, mit der sich Objekte im Raum bewegen können. Das Ausmaß der Ausbreitung eines Lichtstrahls wird als Grundkonstante angesehen. Es wird zur Charakterisierung der Raumzeit verwendet. Dies ist der maximal zulässige Wert für bewegte Partikel. Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum? Der aktuelle Wert wurde durch Labormessungen und mathematische Berechnungen ermittelt. Sie entspricht 299.792.458 Metern pro Sekunde mit einer Genauigkeit von ± 1,2 m/s. In vielen Disziplinen, auch in der Schule, werden Näherungsrechnungen zur Lösung von Problemen verwendet. Es wird ein Indikator von 3.108 m/s angenommen.

Lichtwellen im menschlichen sichtbaren Spektrum und Röntgenwellen können auf Messwerte beschleunigt werden, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern. Sie können dieser Konstante weder entsprechen noch ihren Wert überschreiten. Die Konstante wurde basierend auf der Verfolgung des Verhaltens der kosmischen Strahlung zum Zeitpunkt ihrer Beschleunigung in speziellen Beschleunigern abgeleitet. Dies hängt vom Trägheitsmedium ab, in dem sich der Strahl ausbreitet. In Wasser ist die Lichtdurchlässigkeit um 25 % geringer und in Luft hängt sie von der Temperatur und dem Druck zum Zeitpunkt der Berechnungen ab.

Alle Berechnungen wurden unter Verwendung der Relativitätstheorie und des von Einstein abgeleiteten Kausalitätsgesetzes durchgeführt. Der Physiker geht davon aus, dass, wenn Objekte eine Geschwindigkeit von 1.079.252.848,8 Kilometern pro Stunde erreichen und diese überschreiten, es zu irreversiblen Veränderungen in der Struktur unserer Welt kommt und das System zusammenbricht. Die Zeit beginnt herunterzuzählen und stört die Reihenfolge der Ereignisse.

Die Definition von Meter leitet sich von der Geschwindigkeit eines Lichtstrahls ab. Darunter versteht man die Fläche, die ein Lichtstrahl in 1/299792458 Sekunde durchläuft. Dieses Konzept sollte nicht mit dem Standard verwechselt werden. Der Meterstandard ist ein spezielles technisches Gerät auf Cadmiumbasis mit Schattierung, das es Ihnen ermöglicht, eine bestimmte Entfernung physisch zu sehen.