Lichtgeschwindigkeit c

Wie schnell ist Lichtgeschwindigkeit?

Lichtgeschwindigkeit – Vakuum und Materie

Unter Lichtgeschwindigkeit verstehen viele die Geschwindigkeit, mit der sich das Licht im Vakuum und in anderen Medien jeweils ausbreitet. Tatsächlich ist die sogenannte Vakuumslichtgeschwindigkeit von der Lichtgeschwindigkeit in anderen Medien, wie z. B. Luft, zu unterscheiden. Wenn allerdings ganz allgemein von Lichtgeschwindigkeit gesprochen wird, dann ist damit üblicherweise die Vakuumslichtgeschwindigkeit gemeint.

Erklärung – Vakuumslichtgeschwindigkeit

Die Vakuumslichtgeschwindigkeit wird durch das Formelzeichen c0 abgekürzt und dient seit 1883 auch der exakten Definition der Maßeinheit Meter. 1 Meter ist diejenige Entfernung, die das Licht im 299.792.458-sten Teil einer Sekunde im Vakuum zurücklegt. Die Geschwindigkeit im Vakuum beträgt demnach 299.792.458 m/s oder rund 300.000 km/s. Im Vakuum ist die Geschwindigkeit höher, als in anderen Medien.

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Lichtgeschwindigkeit c
Lichtgeschwindigkeit – Geschwindigkeitsdarstellung (c) Bernd Sterzl / pixelio.de

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Erklärung – Lichtgeschwindigkeit

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in anderen Medien als dem Vakuum, wird lediglich durch das Formelzeichen c (vom lateinischen „celeritas“: Schnelligkeit) beschrieben. In Materie ist das Licht jeweils langsamer, weil das Licht gebrochen werden kann. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts ist hierbei jeweils vom spezifischen Brechungsindex derjenigen Materie „n“ abhängig, die es durchläuft. In Wasser ist die Geschwindigkeit des Lichts beispielsweise um 25 % geringer, als im Vakuum.

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Fakten über Lichtgeschwindigkeit

  • Licht ist immer gleich schnell
  • in Luft nur geringfügig niedriger
  • Geschwindigkeit in Wasser ¾ c

Lichtgeschwindigkeit in der Technik

Technische Bedeutung erlangt die Geschwindigkeit des Lichts beispielsweise in der Kommunikationstechnik. Bei Glasfaserkabeln, bei der Entwicklung von Leiterplatten für Computer oder bei der Kommunikation mit geostationären Satelliten spielt die Geschwindigkeit von Licht eine Rolle. Außerdem wurde durch die Lichtgeschwindigkeit Folgendes möglich:

  • Satellitennavigation
  • Abstände der Planeten berechnen
  • Radarüberwachung

Geschichte Experimente zu der Lichtgeschwindigkeit

Die Frage, wie schnell sich Licht oder ob sich Licht endlich ausbreitet, bestand schon in der Antike. Allerdings gab es zu dieser Zeit keine Möglichkeit eine Antwort auf die Frage zu finden.

  • 1620

Etwa 1620 versuchte der berühmte Wissenschaftler Galileo Galilei die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht zu messen. Sein Versuch bestand darin anhand zweier Laternen auf unterschiedlichen Hügeln die Geschwindigkeit von Licht zu messen. Sein Ergebnis besagte, dass die Lichtgeschwindigkeit mindestens mehrere km/s betrage.

  • 1834

Im Jahre 1834 versuchte Charles Wheatstone die Geschwindigkeit von Licht mit Hilfe von Drehspiegeln zu bestimmen. Sein Ergebnis lag bei 402.336 km/s.

  • 1888

Die Methode, mit der Heinrich Hertz die Lichtgeschwindigkeit gemessen hat, erfolgte mit Radiowellen. Seine Lösung besagte etwa 300.000 km/s und er stellte den Nachweis dar, dass das Licht eine elektromagnetische Welle ist.

  • 1926

Die genaueste Messung seinerzeit erfolgte 1926 von Albert Michelson und Simon Newcomb mittels Drehspiegeln. Sie erhielten einen Wert für Lichtgeschwindigkeit von 299.796, was nur 0,002 % vom heutigen Wert abweicht.

  • 1983

In diesem Jahr wurde die Geschwindigkeit von Licht durch das CGPM auf 299.792,458 m/s festgelegt.

1 Lichtsekunde = 299.792.458 m
1 Lichtjahr = 9,5 Billionen km

 

Lichtgeschwindigkeit und die Spezielle Relativitätstheorie (1905)

Lichtgeschwindigkeit Albert Einstein
Die Lichtgeschwindigkeit ist ein Teil der Relativitätstheorie

In der Relativitätstheorie von Albert Einstein wird die Lichtgeschwindigkeit als universelle Konstanten gesehen d.h. dass sich dieser Wert nicht ändert und nichts schneller sein kann. Diese Naturkonstante c ist in der bekannten Gleichung E=mc² zu finden, die besagt, dass die Energie gleich der Masse mal der Lichtgeschwindigkeit hoch 2 ist.

Überlichtgeschwindigkeit

Oft wird angenommen, dass Lichtgeschwindigkeit die schnellstmögliche Verbreitung ist. Jedoch gibt es Spekulationen bezüglich superluminaren Geschwindigkeiten, jenseits der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht. Diese Teilchen sind sogenannte Tachyonen und bisher nur theoretischer Natur und extrem kontrovers.

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2 Gedanken zu „Wie schnell ist Lichtgeschwindigkeit?“

  1. Gedanklich kann ich mich binnen einer Sekunde auf die Sonnenoberfläche versetzen – Licht braucht mehr als acht Minuten dazu. So könnte man doch sagen, dass Gedanken die Lichtgeschwindigkeit weit übertreffen, nicht wahr?

  2. Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle Geschwindigkeitsbegrenzung.
    Wir Physiker sind uns zwar einig, dass nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit ist, jedoch wäre es trotzdem denkbar, dass es in einem anderen Universum oder gar in einem anderen Multiversum andere Physikgesetze gibt. Dort könnte es theoretisch etwas geben, das bis millionenfach schnellere elektromagnetische Wellen geben könnte. Wie schon Oben erwähnt, nennen wir diese unbekannten Teilchen Tachionen, jedoch könnte man diese nicht ausfindig machen, da sie zu schnell oder zu weit entfernt sind.
    Selim Niklaus 11 Jahre.

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