Ist Lichtgeschwindigkeit wirklich konstant?

Eddy

Registriertes Mitglied
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?:confused:
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?!? :confused:

Irgendwo vermute ich einen denkfehler. Ich finde ihn aber nicht :mad:

Eddy
 

Kurt

Gesperrt
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?

(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?


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?:confused:
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?



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?!? :confused:

Irgendwo vermute ich einen denkfehler. Ich finde ihn aber nicht :mad:

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
 

mac

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Hallo Kurt,

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

MAC
 

Nathan5111

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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
 

FrankSpecht

Registriertes Mitglied
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...
 
Zuletzt bearbeitet:

pauli

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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?!? :confused:
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".
 

jonas

Registriertes Mitglied
FrankSpecht schrieb:
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 :D
Richtig muss es heissen: f = 299 792,458 [m/s] / (6.5 * 10^-7 [m]) = 466 THz

Selber Fehler dann beim blauen Photon:
FrankSpecht schrieb:
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.
 

mac

Registriertes Mitglied
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/astrowissen/lexdt_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.
 
Zuletzt bearbeitet:

FrankSpecht

Registriertes Mitglied
Moin jonas,
Hier wurde wohl wegen der vorgerückten Uhrzeit ein Vorzeichen auf dem Weg verloren :D
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.

:eek: :eek: :eek:
Du hast vollkommen Recht! Aber es lag wohl eher am Zuviel an Alc...
Danke für die Korrektur.
 

Orbit

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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/viewtopic.php?t=2648&postdays=0&postorder=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
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo,

es geht bei dieser, von Joachim im Einstein.reul-web.com verlinkten Arbeit um die Beobachtung eines flares der aktiven Galaxis Markarian 501. Ihr findet die Arbeit hier: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0708/0708.2889v1.pdf

Wie schon gesagt, ich bin mir meiner Interpretation keineswegs sicher und immer noch gespannt was am Ende dabei herauskommen wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stammen übrigens beide von erst vor 'kurzem' errichteten Teleskopanlagen, die eine bisher nicht erfassbare neue Fensteröffnung in's All darstellen. Über die Tscherenkowstrahlung in der Atmosphäre können Partikel und Photonen im Hochenergiebereich erfassen werden. Siehe dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Gammaastronomie

Der Link zum MAGIC-Teleskop: http://wwwmagic.mppmu.mpg.de/physics/recent/

und der zum Pierre Auger Observatorium: http://www.auger.org/


Herzliche Grüße

MAC
 

Eddy

Registriertes Mitglied
Hallo zusammen,

VIELEN DANK AN JEDEN EINZELNEN VON EUCH! :)

Jetzt habe ich 'unverhoffterweise' sogar mehr Informationen als gedacht - ausreichend für die nächsten Tage. Auf soviel Hilfe hatte ich (als ich die Frage stellte) gar nicht zu Hoffen gewagt. Aber daran sieht man, was für ein hoher Niveau hier herrscht.

Ich finde Euer Feedback superklasse!

Danke
Eddy
 

aveneer

Registriertes Mitglied
Ich gehöre ja auch zu denen die an die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit glauben. Diese „Flares“ entstehen doch in der Nähe von SL’s oder?
Kann es dann nicht sein, dass die Entstehung dieses "flackerns", für uns eine starke zeitliche Dilatation aufwies? Sprich ein Vorgang der normalerweise in 4 ns passiert dort für uns in 4 Minuten ablief?
Wäre es dann nicht zu vermuten, dass bei diesem Vorgang der die „Flares“ erzeugt, zuerst die IR und dann die Gammastrahlung entsteht? Wie gesagt bei uns in ns, dort für uns aufgrund der ZD in 4 Minuten.
Könnte man das als Einwand bringen?
Gruß
Aveneer
PS: Keine Angst hier kommt nichts GDM mäßiges - Ehrenwort!
PSS: Oder hat sich das bereits als Messfehler bestätigt?
 

Krokodildandy

Registriertes Mitglied
Hallo Edi, Mac & Co

Gerade jetzt erst bin ich hier angekommen und habe mich schnell durchgelesen. Daher ergänzend:

Ein Photon hat Massen-Äquivalenz und gerade deshalb keine Ruhmasse. In Plancks Formel E = h*(ny) = h*f kommt m (wie Masse) auch nicht vor.

Alle Farbkomponenten des Lichts sind im intergalaktischen Hochvakuum gleich schnell. Nicht so in anderen Medien, wie Newton schon mittels Glasprisma entdeckt, aber falsch interpretiert hat.

Rot wird stärker gebeugt, Blau wird stärker gebrochen.

Einsteins Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (nicht nur im Vakuum), ist das Beste was uns passieren konnte. Im Diamant ist die Lichtgeschwindigkeit bedeutend kleiner aber trotzdem konstant.

Näheres in meinem Thread über "Ist Licht sichtbar?"

LG,:)K
 
Zuletzt bearbeitet:
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