Physik für Jedermann – Teil 5: Die Lichtgeschwindigkeit

Lange gab es ja keine Fortsetzung mehr der Reihe “Physik für Jedermann” oder auch Physik im Alltag. Mir sind immer viele andere Artikel durch den Kopf gegangen. Doch heut ist es wieder so weit. Ich werde heute etwas über die Lichtgeschwindigkeit schreiben. Was die Lichtgeschwindigkeit ist, wie man sie messen kann oder auch früher gemessen hat. Werde wie immer versuchen den physikalischen Sachverhalt so einfach wie möglich zu schildern.

Was ist Lichtgeschwindigkeit?

Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum. Sie ist nach der Relativitätstheorie die höchste Geschwindigkeit die es gibt. Teilchen können sich also nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum bewegen. Auch Energie und Informationen können nicht schneller als Licht im Vakuum übertragen werden.

Heutzutage wird die Lichtgeschwindigkeit mit 299 792 458 m/s angegeben. In der Praxis rechnet man aber meistens mit 300 000 000 m/s, damit man schönere Werte erhält.

Wie kann man Lichtgeschwindigkeit messen?

Lange Zeit war man nicht in der Lage die Lichtgeschwindigkeit zu messen, weil sie einfach zu schnell ist. Nach vielen erfolglosen Versuchen gelang es erstmals Ole Rømer (1676) die Lichtgeschwindigkeit halbwegs genau zu messen.

Doch schon lange Zeit vorher beschäftigten sich die Menschen mit der Lichtgeschwindigkeit. Schon in der Antike fragte man sich ob sich Licht unendlich schnell ausbreitet. Galileo Galilei war der erste der sich um 1620 an Messungen wagte. Er hat die Zeitverzögerung beobachten wollen, wenn Laternen mit den Hand in einiger Entfernung abgedeckt werden. Dazu schickte er einen Gehilfen auf einen benachbarten Hügel. Dieser musste die Laterne immer wieder auf sein Signal verdunkeln. Doch das Licht war so schnell, dass er keine Zeitverzögerung messen konnte, wenn der die Reaktionszeit seines Gehilfen abgezogen hatte. Somit kam er zu keinem wirklichen Ergebnis, außer dass das Licht mehrere km/s zurücklegen muss.

Wie schon oben erwähnt gelang es dann Ole Rømer durch Astronomie Beobachtungen die Lichtgeschwindigkeit auf 201 000 km/s zu bestimmen.

In den folgenden Jahren versuchten immer mehr Wissenschaftler die Lichtgeschwindigkeit möglichst genau zu messen. Einer der bekanntesten Messungen ist die Drehspiegelmethode von dem französischen Physiker Leon Foucault.

Bei der Drehspiegelmethode fällt Licht auf einen rotierenden Spiegel. Von diesem Spiegel aus wird das Licht auf einen festen Spiegel abgelenkt, welcher das Licht aber anschließend sofort zurückreflektiert. Doch in dieser Zeit ist der rotierende Spiegel ein kleines Stückchen weitergelaufen, sodass das reflektierte Licht ein wenig anders abgelenkt wird und trifft somit nicht mehr auf den Ausgangspunkt. Durch die Differenz des Reflexionspunktes und des Ausgangspunktes kann man nun mit Formel die Lichtgeschwindigkeit berechnen, sofern man die Drehfrequenz des rotierenden Spiegels und die Weglängen des Lichtes kennt.

Mit dieser Drehspiegelmethode konnte man die Lichtgeschwindigkeit schon relativ genau auf 298 000 km/s bestimmen.

Im 20. Jahrhundert war es dann unter anderem durch die Lasertechnik möglich die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum auf immer mehr Nachkommastellen zu bestimmen.

Diesem Treiben wurde im Jahre 1983 ein Ende gesetzt. Auf der 17. Generalkonferenz für Maß und Gewicht hat man die Lichtgeschwindigkeit als Definition festgelegt auf einen Wert von 299 792 458 m/s. Damit brauchte man den Urmeter nicht mehr, sondern definiert die Länge über die Lichtgeschwindigkeit.

Offiziell heißt es: Ein Meter ist diejenige Strecke, die Licht im Vakuum binnen des 299 792 458 sten Teils einer Sekunde zurücklegt.

WoW was für eine Geschwindigkeit, kann man kaum fassen und vor allem sich nur schwer vorstellen. Ich hoffe es war für euch mal wieder interessant in die Welt der Physik abzutauchen?!