Meine Theorie

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">um das chaos noch zu komplettieren ... die phasengeschwindigkeit des lichts (ist im vakuum gleich der gruppengeschwindigkeit) kann sehr wohl grösser als c sein, <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Boah!Meinst Du des jetzt ernst, Herr Professor? Irrte also Sir Einstein doch?
Mit finster blickenden Augenbrauen
Gerhard
Was ist die Gruppengeschwindigkeit? Man kläre einen Laien auf!

nein ... du wirst dort nirgendwo finden, dass die phasengeschwindigkeit nicht beliebig hoch sein darf ...

das problem ist, dass ein wellenzug 2 geschwindigkeiten hat. nämlich die, mit der sich ein wellenberg bewegt (die gruppengeschwindigkeit, die ist nie grösser als c) und die, mit der sich einzelne komponenten des wellenzuges "auseinanderbewegen" können (=phasengeschiwndigkeit) ...

ist komplizierter als man denkt - aber geschwindigkeiten &gt; c sind möglich. nur kann man eben keine information übertragen (sagt die spez. relativitätstheorie, die sehr, sehr gut abgesichert ist) beispiel: ein laserstrahl überstreicht die mondoberfläche mit überlichtgeschwindigkeit (kann man sich aus winkelgeschwindigkeit der erddrehung und abstand mond/erde ausrechnen). das ist kein problem, weil man keine infomation damit übertragen kann. die bewegt sich nämlcih wieder mit c (=gruppengeschwindigkeit im laser)

lg
wolfi

So wie ich das verstanden zu haben glaubte, gibt es doch trotz aller Theorien nichts Flotteres als 300.000 km/sec?
Gerhard

Hallo main,

es spielt überhaupt keine Rolle wie stark Du, ich oder irgendwer anders von irgendwas überzeugt ist. Das allein entscheidende sind Messungen. Und diese (ich verweise nocheinmal auf den Michelson-Morley-Versuch, den Du Dir bitte auch mal anschauen solltest!) belegen eindeutig und ohne jede Frage dass die Lichtgeschwindigkeit (genauer: die Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen im Vakuum) nicht, ich wiederhole *nicht* von der Relativgeschwindigkeit des Senders und/oder Empfängers abhängt.

Viele Grüsse,
DK

Gamma, der Birki hats doch schon genau erklärt: Nimm einen starken Laser, lass den 10 mal in der Sekunde um die eigene Achse rotieren. Der entstehende Punkt auf der Mondoberfläche huscht mit zigfacher Lichtgeschwindigkeit über den Mond. NUR, Information übertragen (und DAS ist der zentrale Punkt in der RT) kann man so dennoch immer nur maximal mit c!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: DK279</i>
<br />(genauer: die Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen im Vakuum) nicht, ich wiederhole *nicht* von der Relativgeschwindigkeit des Senders und/oder Empfängers abhängt.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

du ... dominik ... wegen der verwirrung der physiker ...
die gruppengeschwindigkeit ists, oder ? die mitm c ...

lg
wolfi

Tja, DK279, nicht jeder kapiert alles gleich. Ich habe keinen Astrophysik-Doktor aber einen realen Vornamen zumindest.
MfG
Gerhard

im im im Vakuum sind bei Licht Phasen- und Gruppengeschwindigkeit nicht unterscheidbar, oder? [;)]

Anders gesagt: Phasengeschwindigkeit ist omega/k, und Gruppengeschwindigkeit domega/dk...

...die Gruppengeschwindigkeit ist also diejenige die in (verlustbehafteten) Medien auch grösser als c_vakuum werden kann.

Hoffentlich entwirrte Grüsse,
DK (und domega)

stimmt - danke!
[:D]
lg
wolfi

Hi Wolfi und Gerhard,

das entscheidende ist aber ja eh die Wellenfront. Vor allem die Sorte Wellenfront die heute Abend endlich mal wieder aus meinem Okular kommt wenn das Hamburger Wetter hält was es verspricht [;)]

Ebenso Clear Skies nach Österreich wünschend,
Dominik

Großartig verständlich und unheimlich witzig.
Auf jeden Fall : Vielen Dank für die Wetter-Wünsche und gutes Wetter auch nach Tschörmenie!

Sagen wirs einfach: Spritze eine kreisförmige Wand an mit einem Gartenschlauch indem du dich schnell drehst. Sobald der Winkel der spiralförmigen Wellenfront 45 Grad unterschreitet wandert der "Nasswerdepunkt" auf der Wand schneller als die Austrittsgeschwindigkeit des Wassers.

oder auch - kopple von einem Zug mit 20 Wagen die hinteren 10 ab, dann wandert just in dem Moment, in dem die Verbindung verloren geht, die Mitte des Zuges mit mehr als Lichtgeschwindigkeit nach vorn...
DS, Holger

Hi,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Licht kann sich schneller/langsamer als c ausbreiten, wenn man eine relative geschwindigkeit dazu hat. wobei das, wenn ich recht hab, niemals messbar wäre.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Um es kurz zu sagen: Man kann es messen und hat es gemessen. Und Du hast Unrecht.

Grundlage - Dominik hat es erwähnt - ist das Michelson-Morley-Experiment. Hintergedanke des Experiments ist, dass Licht als "Welle" ein Medium braucht würde, in der die Welle sich fortbewegt. Und dann müsste es eine Vorzugsrichtung geben, je nach dem, ob man sich mit dem Medium mitbewegt oder quer dazu. Ist wie ein Schiff auf dem Rhein, das ist flussabwärts auch schneller als quer dazu bzw. aufwärts. (Insbesondere unterscheidet sich auch die Summe aus quer und quer zurück zu der Fahrzeit Rheinabwärts und Rheinaufwärts zurück) Ergebnis des Versuchs: Die Erde bewegt sich um die Sonne (der Experimentaufbau dreht sich somit ebenfalls im Kreis um die Sonne. Wenn man nun zwei Lichtstrahlen, die zueinander im Winkel zu 90° auf je einen Spiegel treffen und wieder zurück zur Quelle kommen, dort über einen Lichtteiler zusammengelegt werden und ein Interferenzmuster bilden anschaut, während man das ganze Experiment um 90° verdreht. .... Dann sieht man, dass die Interferenzmuster nach 90°-Drehung genau unverändert sind, dass die Fahrzeiten für die "Lichtschiffchen" selbst bei Vertauschung der Fahrrichtungen unverändert sind. Und eine der beiden Teilstrahlen muss ja wohl quer gewesen sein und nacher längs, bzw. der andere Teilstrahl umgekehrt. Ergo gibt es kein Medium, in dem Licht sich fortbewegt und das für irgendjemanden eine Vorzugsrichtung hat.

Wenn man aber keine Vorzugsrichtung hat, dann landet man - so wie Einstein - bei der RT, dass jeder Beobachter für sich gleichviel recht hat, mit dem was er sieht. Und nicht dass ein Lichtstrahl sich passend zum Beobachter mal schneller oder mal langsamer bewegt. Wass sollte denn dann so ein Lichtstrahl machen, wenn zwei Leute aus unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gleichzeitig hingucken?

Gruß

Hallo Dominik& Forum,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
...
das entscheidende ist aber ja eh die Wellenfront. Vor allem die Sorte Wellenfront die heute Abend endlich mal wieder aus meinem Okular kommt wenn das Hamburger Wetter hält was es verspricht [;)]
...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Beim Beobachten hatte ich immer das besondere Gefuehl besonders alte Photonen zu erleben. (eben welche die schon ggf. millionen Jahre unterwegs sind) Nun hat das gute Gefuehl einen Daempfer erlitten. Irgendwo wurde geschrieben, dass das Photon was z.B. hinten ausdem Okular kommt nicht mehr das selbe ist, wie dass das den ganzen langen Weg zurueck gelegt hat. Sondern ein ganz junges re-emittiertes. Also garnicht so besonders wertvoll und beachtenswuerdig, wie eines das z.B. tagsueber von der Sonne kommt und nur 8minuten alt ist. Ist also die Jagdt nach 'alten Photonen' nun Illusion geworden?

Clear Skies,
Gert

Hi,

ein Photon für sich genommen ist von irgendeinem beliebigen anderen erstmal völlig ununterscheidbar wenn beide die gleiche Wellenlänge haben. Daher ist die Frage ob es "das selbe" Photon ist eigentlich gegenstandslos. Vermutlich keine ganz befriedigende Antwort, aber so ist eben die Eigenschaft des Lichtes. Was man aber eigentlich beobachtet ist ja die "Information" die das Photon trägt. Und die ist in der Tat so alt...

Viele Grüsse,
DK

Hallo zusammen,

(==&gt;)Gert, der Gedanke ist mir, beim Lesen, auch durch den Kopf gekrochen, hab ihn dann aber auf seinem Weg abgewürgt. [:)]

Verständnisfragen:

A) Also kann man die Ausbreitung von Licht nicht mit dem Verlauf von Strom durch einen elektrischen Leiter vergleichen (Der Pfenigschiebe- Versuch auf dem Tisch ihr wisst schon)?

B) Wenn ein Physiker von Vakuum spricht, meint er dann das absolute Nitchvorhandensein von "Irgendwas", in einem definierten Bereich? Wie kann sich dann in solch einer Umgebung etwas ausbreiten oder Anregen?

Hi,

"Stromfluss" wäre ja die Nettobewegung von Ladungsträgern, und diese geschieht im Leiter sehr langsam (cm/s). Die elektromagnetische Welle die durch den Leiter läuft dagegen ist schnell, einige 10% Lichtgeschwindigkeit_Vakuum. Dies ist aber Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einem Medium. Was wir hier diskutieren, und was Gegenstand der RT ist, ist jedoch das Licht (elektromagnetische Wellen) im Vakuum. Das wäre nicht mit einem Leiter, sondern mit dem elektromagnetischen Feld selbst zu identifizieren.

Mit "Vakuum" meint man klassisch wirklich leeren Raum. Zwart gibt es in der Quantenmechanik sog. Nullpunktsschwingungen, die man mit dem ständigen entstehen und vergehen virtueller Teilchen-Antiteilchenpaare, welche das Vakuum bevölkern, identifizieren kann. Diese haben kleine, aber messbare Auswirkungen (die Lambshift z.B. für die Spektroskopiker unter uns). Jedoch, in jedem Fall ist die "Dichte" eines beliebigen "echten" Würfels Universum verglichen selbst mit dem besten Laborvakuum beinahe unvorstellbar klein, so dass die Idee "leerer Raum" schon eine sehr sehr gut passende Beschreibung ist.

Viele Grüsse,
DK

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Beim Beobachten hatte ich immer das besondere Gefuehl besonders alte Photonen zu erleben<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Gegenfrage:
Wie soll ein Photon altern, wenn es mit LG unterwegs ist und gemäß Einsteinscher RT bei LG die Zeit stehen bleibt.

Aus Sicht eines Photons legt es den Weg nicht zurück wie mit einem Raumschiff, sondern es beamt sich zum Ziel, ohne Zeitverlust.

Das Paradoxe an dieser Extrem-Zeitdilation ist: Für das Photon vergeht keine Zeit, trotzdem gilt die Kausalität, dass es nur im Ziel eintreffen kann, wenn es vorher von der Quelle emittiert wurde. Außenstehende können es unterwegs nicht wahrnehmen. Denn durch Wahrnehmung würde es ja bereits am Ziel (der Wahrnehmung sein).

Mit der Wahrnehmung unterwegs habe ich allerdings mein Problem, weil zumindest theoretisch ja auch die Energie eines Photons zur Raumkrümmung beiträgt, die man doch messen können müsste - theoretisch. Ganz ehrlich, da ist mein Latein am Ende und ich wundere mich nicht, dass Einstein so viele Jahre an der ART rumgebastelt hatte.

Gruß

Hallo Kalle,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
...
Gegenfrage:
Wie soll ein Photon altern, wenn es mit LG unterwegs ist und gemäß Einsteinscher RT bei LG die Zeit stehen bleibt.
...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nun gut. Dann entschuldige ich mich mal. Ich habe mich verschrieben und meinte stattdessen sowas wie 'weit gereiste' Photonen, wenn das dem RT Gefuehl magenfreundlicher ist.

Aber wie ist das nun mit der gefuehlten Identitaet der Photonen? Gemaess der mir begegneten Aussage ist das Photon, dass hinten aus einer Linse rauskommt nicht mehr das selbe / aehnliche / verwandte das vorner reingeht. Es wird eben vom letzten Elektron eines Atoms in der Glasoberflaeche emittiert. Und dass nachdem es auf dem Weg von der Vorderflaeche schon zig male (von jedem Atom) absorbiert und wieder re-emittiert wurde, was eine ziemlich stressige Sache ist, weswegen es auch laenger dauert (Brechungsindex!), als durch Vakuum zu fliegen. Also ist vom Photon was in den schicken teuern APO reingeflogen ist am Ende nichts mehr uebrig. Seufz! Aber wie ist das bei Spiegeln? Ist mein Newton am Ende doch authentischer als ein APO?

Clear Skies,
Gert

Hi,

für den Beobachter auf der Erde (und von dem reden wir ja) vergeht die Zeit ja ganz "normal", also es verstreichen tatsächlich z.B. ~~3 Milliarden Jahre im Falle eines Photons von 3C273. Von "altem" Licht zu sprechen ist also erstmal legitim.
Weiterhin trägt natürlich die Energie eines Photons zur Raumkrümmung bei, und auch ansonsten kann man das Photon unterwegs "messen", z.B. wenn es durch Streuereignisse einen Teil seiner Energie verliert. Das ist aber genau der Punkt, bei jeder Messung wird mit dem Photon interagiert, auch wenn ich mir nur die Raumkrümmung anschaue. Es ist also hinterher nichtmehr identisch (vgl. auch Unschärferelation...)

Die grundlegende Frage von Gert hatte ich eigentlich schon oben versucht zu beantworten: So etwas wie "dieses eine spezielle Photon" kennt die moderne Physik nicht. Photonen kann man - da keine Ruhemasse - beliebig erzeugen und vernichten solange man ihre Energie aufbringen kann. Das widerspricht wie manchmal in der Astronomie der Alltagsanschauung, aber diese ist eben im Kosmos oft ein schlechter Ratgeber. Das Photon das aus Linse, Spiegel, Erdatmosphäre(!), interstellarer Materie und und und wieder austritt ist (von den bekannten optischen Effekten abgesehen) identisch mit dem das vor Milliarden Jahren loslief. Ob es *das selbe* ist kann man grundlegend nicht beantworten.

Viele Grüsse,
DK

Achso, so einiges des Problems an der Frage nach dem alten Licht verschwindet wenn man statt an "ein Photon" einfach an die elektromagnetische Welle denkt: Diese ist in der Tat Milliarden Jahre alt, ganz egal durch welche Optik sie gelaufen ist. Welt gerettet, also, irgendwie

Hey,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: DK279</i>
<br />..für den Beobachter auf der Erde (und von dem reden wir ja) vergeht die Zeit ja ganz "normal", also es verstreichen tatsächlich z.B. ~~3 Milliarden Jahre im Falle eines Photons von 3C273. Von "altem" Licht zu sprechen ist also erstmal legitim.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Im Bezugsystem des Photons vergeht aber von Erzeugung bis Ankunft keine Zeit. [:D]

Zur Gruppen- und Phasengeschwindigkeit. Der kleine aber feine Unterschied [:p]
Im Wasser zum Beispiel können sich Teilchen sehr wohl mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Das wird zum Beispiel bei Neutrino-Experimenten, wie in Japan beim Kamiokande ausgenutzt. Man misst dann die Cherenkov-Strahlung.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
<br />Was mir da so auffällt ist das sich Licht bewegt? und beim auftreffen auf ein anderes Medium abgebremst wird faszinierend wie es wenn es das festere Medium wieder verlässt ohne Enegiezuführung wieder beschleunigt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

In der relativistischen Quantenmechanik gibts da einen netten Effekt. Das sogenannte Klein-Gordon-Paradoxon. Da läuft von links ein "Teilchen" auf eine Potentialwall zu. Klassisch würde das Teilchen vollständig reflektiert, quantenmechanisch tunnelt es in den Wall. Allerdings nimmt die Amplitude exponentiell ab. Betrachtet man das ganze zusätzlich noch relativistisch, so wird das Teilchen in einem bestimmten Energiebereich, trotz Potentialwall, vollständig! transmittiert.
Einen "ähnlichen" Effekt zum Tunneleffekt in der Quantenmechanik gibt es auch in der Optik. Die sogenannten evaneszente Welle.

Mehr fällt mir grad nicht ein. Auf Formeln hab ich mal verzichtet.
Viele Grüße
Kölbl[8D]

starrookie, was hat die Eisenbahn mit Wasserstrahlen zu tun?

Hi Koelbl,

irgendwie sehe ich halt nicht ganz was die Cherenkovstrahlung in Wasser (oder Luft, oder anderen Medien) mit der Diskussion hier zu tun hat, wo es klar um die Lichtgeschwindigkeit *im Vakuum* geht?
Und nebenbei hat die Existenz der Cherenkovstrahlung nichts damit zu tun dass die Gruppengeschwindigkeit in manchen Medien grösser sein kann als c_*Vakuum*. Auch das diskutierten wir ja bereits (--&gt; ein Photon verursacht übrigens nie [elektromagnetische] Cherenkovstrahlung, es ist ja garnicht geladen. Das tun wenn dann z.B. Elektronen/Positronen oder Müonen aus Luftschauern).
All das widerspricht in keinem Teil der Speziellen Relativitätstheorie, die Informationsübertragung schneller als c_Vakuum ausschliesst, egal wie und egal womit.

Auch treten evaneszente Moden bei dem Fall den FrankH hier vor langem ansprach (optisch dünne, "durchsichtige" Medien) eben genau *nicht* auf, den für deren Existenz braucht man grundsätzlich ein Medium in welchem sich die Welle eigentlich nicht ausbreiten kann. Also für 500nm Licht z.B. eine Bleiplatte, aber keine Refraktorlinse...

Und zu starrookies Beispiel: so wie ich es verstehe meinte er dass der gedachte "Mittelpunkt" des Zuges im Moment des Abkoppelns unendlich schnell (schneller als c_Vakuum) nach "vorne" springt, denn der Zug ist ja plötzlich nurnoch halb so lang. Das ist eben ein weiteres Beispiel dafür dass "etwas" schneller als c_Vakuum sein kann, solange es kein reales Objekt ist oder die Möglichkeit verursacht überlichtschnell Information zu übertragen...

Viele Grüsse,
DK