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Das Gewicht von Licht

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  • Das Gewicht von Licht

    Ende des 19. Jahrhunderts glaubte man, dass das Licht, da es ja eine Welle ist, ein Medium braucht, um sich auszubreiten. Man gab diesem Medium einen Namen, den Äther. Man versuchte diesen Äther mit Hilfe des Michelson-Morley-Experimentes nachzuweisen, da Wellen, die sich in einem Medium, das strömt unterschiedliche Laufzeiten bei gleichem Weg haben, wenn man sie Senkrecht zur Strömung und wieder zurück schickt, als wenn man sie einmal gegen die Strömung und wieder zurück schickt. Da die Erde sich ja in einer Umlaufbahn befindet, hätte es auf jeden Fal sowas, wie eine Strömung des Äthers geben müssen.

    Das Michelson-Morley-Experiment war Ausgangspunkt für Einsteins Überlegungen, die ihn schließlich zur Relativitätstheorie führten. E=mc². Licht ist ja reine Energie. Wäre also die Masse der Photonen gleich 0, so wäre auch ihre Energie gleich 0, weil 0c²=0 sind. Energie und Masse sind Äquivivalent. Das sagt die allgemeine Relativitätstheorie aus. Demnach müsste sich also Tatsächlich etwas messen lassen, wenn man Licht einfangen und dann auf eine Waage stellen könnte, die fein genug eingestellt ist.

    Da nun aber Licht eine Masse hat, bedeutet dies ebenfalls, dass es kein Medium braucht, um sich auszubreiten. Nur aus diesem Grund also kann es sich im Vakuum des Universums ausbreiten. Nur weil Licht eine Masse hat, sehen wir überhaupt unsere Sonne, den Mond und die ganzen Sterne und Galaxien und nur deshalb können wir davon Träumen eines Tages zu den Sternen zu reisen und neue Kulturen zu finden und nur dadurch, dass Licht eine Masse hat, gibt es Star Trek. Eine faszinierende Vorstellung.

    Übrigens hängt auch damit die Heisenbergsche Unschärfe Relation zusammen. Wenn ein Photon auf einen Körper trifft, muss sich ja auch der Impulserhaltungssatz auswirken. Das tut er auch bei uns. Wenn wir von Licht getroffen werden, werden wir nach hinten gedrückt. Nur ist unsere Masse ums ein Vielfaches größer, als die von Photonen. Außerdem braucht man kein allzu Energiereiches Licht, um uns zu sehen, da man mit Photonen nur Dinge erkennen kann, die mindestens so groß sind, wie ihre Wellenlänge. Anders verhält es sich dann schon bei Elektronen. Diese sind nochmals um einige Größenordnungen kleiner, als Protonen oder Neutronen. Wenn man feststellen will, wo sich ein Elektron gerade aufhält, muss man es erstmal mit sehr energiereichen Photonen beschießen. Dabei wird aber auch das Elektron verschoben, eben ein Effekt der Impulserhaltung), weswegen wir nie genau sagen können, wo sich ein Elektron gerade aufhält.

    Da ja die Energie von Licht größer wird, je kleiner seine Wellenlänge ist, wird auch die Masse größer, je höher die Energie eines Photons wird. Da man nun aber auch nur Dinge erkennen kann, die mindestens so groß sind, wie die Wellenlänge des verwendeten Lichts, bedeutet das auch, dass es eine Natürliche Untergrenze dessen gibt, was man entdecken kann. Spätestens dann, wenn die Energie eines Photons so groß wird, dass die Masse zur Bildung eines Schwarzen Loches ausreicht ist Schluss. Man wird also nicht immer noch kleinere Partikel finden und somit gibt es irgendwann Teilchen, die nicht mehr Spaltbar sind, wie man dies einst auch von Atomen dachte.

    Was mich noch ein wenig wundert ist, dass eine andere Sache, die die Relativitätstheorie voraussagt ja die ist, dass die Masse eines Körpers, der mit Lichtgeschwindigkeit fliegt, gleich unendlich ist. Wenn nun also eine Umwandlung in Licht eine Möglichkeit wäre, diesen Effekt zu umgehen, so könnte das eines Tages bedeuten, dass wir nicht mehr in Raumschiffen, sondern als Lichtstrahlen das Universum durchreisen. Leider bleibt dabei ein Problem: Wir brauchen noch Apparate, die uns wieder zurückverwandeln und zwar dort, wo wir ankommen. Wir würden also nur Ziele bereisen können, zu denen wir zuvor mit konventionellen Methoden gekommen sind, bzw, die Zumindest mit unbemannten Sonden oder Landeflugkörpern erreicht worden sind.

    Allerdings bereitet mir die Vorstellung in Licht umgewandelt zu werden auch ein gewisses Unbehagen.
    Zuletzt geändert von Spocky; 13.05.2002, 17:57.
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  • #2
    ich habe mal eine ganz einfache überlegnung angestellt, kann durchaus sein das sie falsch ist

    Licht hat masse -> etwas was mase hat kann lichtgeschwindigkeit erreichen (weil licht sich mit lichtgeschwindigkeit ausbreitet) -> ein schiff auf lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen ist möglich.
    Wir streben mehr danach, Schmerz zu vermeiden als Freude zu gewinnen. (Sigmund Freud)
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    • #3
      Für die Masse eines Körpesr in Bewegung gilt folgende Formel:
      m(v)=m(0)/Wurzel aus(1-v²/c²)
      Demnach wird alles unendlich schwer, wenn es Lichtgeschwindigkeit erreicht und unendliche Masse würde ein schwarzes Loch bedeuten.
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      • #4
        ähm Licht hat ne Masse... oder kann was von Gravitation beeinflusst werden was KEINe Masse hat ?

        Also man sieht sehrwohl das licht ne Masse hat, weil ein Schwarzes Loch das licht schluckt.. es anzieht oder zB bei einer sonnenfinsternis sieht man neber der Sonne Sterne die normal hinter der Sonne sind... Also wie GERING diese Masse ist weiss keiner.. aber sicherlich hat es ne Masse...

        ein photon gramm

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        • #5
          Natuerlich haben Photonen eine Masse - Sie haben bloss keine Ruhemasse, weshalb sie mit Lichtgeschwindigkeit fliegen koennen. Ihre "Masse" ist bloss eine andere Ausdrucksform fuer die Energie, die sie haben.
          Wer schon mal eine Lichtmuehle gesehen hat, weiss, dass Photonen Masse haben muessen: ihr "Druck" bewegt die Fluegel der Lichtmuehle.
          Und ein schwarzes Loch heisst nicht unendliche Masse: Schwarze Loecher entstehen aus Sternen, die acht mal schwerer (und mehr) sind als die Sonne.
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          • #6
            Mir ist schon klar, dass ein schwarzes Loch nicht unendlich viel Masse hat. Ich hab mich etwas unbeholfen ausgedrückt. Was ich halt zeigen wollte, war, dass bei Lichtgeschwindigkeit die Masse unendlich würde und deshalb (spätestens dann) eine schwarzes Loch entstehen müsste.
            Können Photonen deshalb nicht anhalten, weil sie keine Ruhemasse haben? Ich meine, wie kommt man darauf, dass das so ist? Man kann ja kein stehendes Photon messen.
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            • #7
              Original geschrieben von Bynaus
              Wer schon mal eine Lichtmuehle gesehen hat, weiss, dass Photonen Masse haben muessen: ihr "Druck" bewegt die Fluegel der Lichtmuehle.
              Hmmmm, wird die Lichtmühle nicht eigentlich von dem Temperaturunterschied in ihrem Glasgehäuse bewegt?

              Und der kann ja durch Schwingungsaustausch auch ohne nachweisbare Masse stattfinden, oder?
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              • #8
                Ich weiss nicht, was du genau mit Schwingungsaustausch meinst. Ich war der Meinung, dass die Lichtmühle durch das "Auftreffen" der Photonen auf die Blätter bewegt wird. Ausserdem befinden sich die Blätter doch in einem Vakuum, an der freien Luft würde das nicht funktionieren, da der Photonendruck gemessen an der Brown'schen Bewegung (Wärmezittern der Luft-Moleküle) vernachlässigbar ist.

                Auch die Idee der Sonnensegel beruht auf dem Photonendruck. Die Kraft, die dabei ausgeübt wird, beträgt auf der Höhe der Erde ca. 900 N pro Quadratkilometer.

                Und ja, deshalb (Ruhemasse) kann man Photonen nicht anhalten. Wenn sie gestoppt werden, beenden sie ihre Existenz.
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                • #9
                  Ich hab mir jetzt mal Informationen über Lichtmühlen eingeholt. Es ist nicht der Lichtdruck, der die Mühle in Bewegung versetzt, sondern der Luftdruck. In einer Lichtmühle herrscht kein Vakuum. Die Plättchen einer Lichtmühle sind unterschiedlich beschichtet, eine helle und eine dunkle Seite. Da sich dunkle Flächen schneller erwärmen, entsteht dadurch, dass die Plättchen die Luft auf beiden Seiten unterschiedlich erwärmen und Druckgradient, wodurch die Mühle in Bewegung gerät. Kühlt man diese Mühle, dreht sie sich sogar entgegengesetzt.
                  Nachlesen könnt ihr das hier.
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                  • #10
                    Sonnensegel.. im weltraum.. son was kommt den jetzt für ein arguemtn..

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                    • #11
                      Es gibt auch noch nen anderen Effekt des Lichts, den man nur mit dessen Teilchennatur erklären kann..die Abberation.

                      Das zu erklären ist recht schwierig, will nur sagen, das es eindeutig klarsteht, das Licht einen Teilchencharakter besitzt.

                      Die Abberation leicht erklärt:

                      Also, wenn man auf der Strasse steht und es regnet und der Regen kommt genau von oben, dann kommt er von oben
                      Ich weiß, blöde Formunlierung, aber ihr werdet gleich merken worauf ich hinauswill.

                      Von wo kommt den der Regen, wenn man sich bewegt? Auch von oben?

                      Nein, wenn man sich bewegt kommen die Regentropfen von vorne! Das ist ein ganz realer Effekt, der daherrührt, das der Regen eben aus Tropfen besteht und keine elektromagneitsche Welle.

                      Beim Licht hat man denselben Effekt, wenn man sich in eine Richtung bewegt (natürlich muss man sich fast mit c bewegen um diesen Effekt zu bemerken), dann sieht man, das das Licht (also natürlich die Körper, die das Licht ausstrahlen, also die Sterne) sich vor dem Raumschiff zusammenziehen, wenn man mit c fliegen könnte, würde man alle Sterne genau vor einem sehen und der Rest um einen herum wäre dunkel!

                      Das kann man nur mit der Teilchennatur des Lichtes erklären.

                      Aber man sieht schon, die Photonen sind nen komisches Völkchen...haben nur dann ne Masse wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, während alle anderen Teilchen die wir kennen ne Masse haben und die unendlich wird, wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit fliegen...ja ja, die Photonen...sind schon lustig
                      "Also wahrscheinlich werde ich heute abend defnitiv nicht zurückschreiben können..."
                      "Da werd' ich vielleicht wahrscheinlich ganz sicher möglicherweise definitiv mit klarkommen."

                      Member der NO-Connection!!

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                      • #12
                        Es ist richtig. dass einige Verhaltensweisen des Lichts sich nur mit dem Teilchencharakter erklären lassen. Paradoxerweise gibt es aber auch Eigenschaften des Lichts, die sich nur mit der Wellentheorie erklären lassen, Beispielsweise die für Wellen typischen Interferenzmuster, die durch das Aufeinandertreffen von Wellenbergen und Wellentälern zustande kommen.
                        Es ist schwierig, sich das vorzustellen, aber es ist halt so. Licht ist manchmal Teilchen und manchmal Welle.
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                        • #13
                          Original geschrieben von Spocky
                          . Licht ist manchmal Teilchen und manchmal Welle.



                          mach sachen.. das ist ja weltbewegend... so unglaublich bekomst gleich den Nobelpreis in Physik..

                          das ist stoff aus der 9ten Klasse...

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                          • #14
                            Original geschrieben von Admiral Ross





                            mach sachen.. das ist ja weltbewegend... so unglaublich bekomst gleich den Nobelpreis in Physik..

                            das ist stoff aus der 9ten Klasse...
                            Ich hab das nur geschrieben, weil es so dargestellt wurde, als ob Licht nur Teilchen seien. Brauchst dich ja nicht gleich so aufzupumpen
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                            • #15
                              Original geschrieben von Spocky
                              Ich hab mir jetzt mal Informationen über Lichtmühlen eingeholt. Es ist nicht der Lichtdruck, der die Mühle in Bewegung versetzt, sondern der Luftdruck.
                              Ich danke dir, du hast mein Selbstvertrauen gerettet

                              Sonnensegel.. im weltraum.. son was kommt den jetzt für ein argument..
                              Daß sich in diesen Segeln hauptsächlich der Sonnenwind verfängt, der eben nicht aus Licht sondern aus einem schwachen aber stetigen Partikelstrom besteht. Solchge nettigkeiten wie Wasserstioffatome, die vom Fusionsdruck nach außen geschleudert wurden, oder Kernteilchen die dabei übrigblieben und dasselbe Schicksal teilen. Aber nicht oder zumindest nicht ausschließlich Licht. Hmm, Neutrinos waren da glaube ich auch dabei... und wahrscheinlich noch zig andere kleine Dingelchen
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