Frage zur Lichtgeschwindigkeit

[Herr Doktor Klöbner]

Mal ne kurze Frage: Können sich Teilchen in Medien wo die Lichtgeschwindigkeit unter der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum liegt schneller als das Licht bewegen oder geht das auch nicht ?

[Monger]

Theoretisch schon. Mit ausreichend Wumms kannst du ein Teilchen mit bis zu 300.000 km/s durch ein Medium schießen. Das kann schneller sein als sich das Licht in diesem Medium fortbewegt.

Aber im Endeffekt ist das ja Selbstbetrug: das Licht ist immer gleich schnell. In bestimmten Medien wird es halt entweder reflektiert, so dass es einen wesentlich längeren Weg zurücklegt, oder es wird absorbiert und wieder emittiert, was natürlich jedesmal etwas Zeit braucht. Der Lichtstrahl der rein geht, hat aber überhaupt nichts mehr mit dem Licht zu tun was hinten raus kommt.

Wenn ich einen Lichtstrahl erst zum Mond schicke, und dann zurück auf einen Punkt B einen Zentimeter vor mir, kann ich theoretisch auch schneller als das Licht an Punkt B sein. Das ändert aber nix daran, dass ich einen Lichtstrahl nicht überholen kann.

[ux-3]

In bestimmten Medien wird es halt entweder reflektiert, so dass es einen wesentlich längeren Weg zurücklegt, oder es wird absorbiert und wieder emittiert, was natürlich jedesmal etwas Zeit braucht. Der Lichtstrahl der rein geht, hat aber überhaupt nichts mehr mit dem Licht zu tun was hinten raus kommt.


Diese Vorstellung ist doch recht klassisch. Wie sieht die Geschichte aus, wenn du ein Lichtquant hineinschickst, und hinten einen Detektor aufstellst? Auch ein einzelnes Lichtquant wird dann sehr lange (v < c) brauchen, bis es im Detektor ankommt. Eine Frage nach dem genauen Weg des Photons ist zumindest in der Kopenhagener Deutung sinnfrei. Ich bin mir nicht sicher, ob man überhaupt Laufzeitunterschiede messen könnte. Ich vermute, alle Photonen werden nach der gleichen Zeit im Detektor ankommen.

Wie würdest du übrigens nachweisen wollen, dass das austretende Licht noch das gleiche ist, wie das eintretende? Ich hatte zunächst an verschränkte Photonen gedacht, aber würden die durch ein Medium wirklich entkoppelt?

Edit: Ganz vergessen - an den TS
http://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Licht

Im weiteren Sinn wird darunter die Strahlung verstanden, die entsteht, wenn sich geladene Teilchen in Materie mit höherer Geschwindigkeit als der Phasengeschwindigkeit (des Lichts) in diesem Medium bewegen, wobei dann allgemeiner vom Tscherenkow-Effekt gesprochen wird. Dies ist möglich, da die Phasengeschwindigkeit (des Lichts) in Materie stets kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit c – die obere Grenzgeschwindigkeit aller Teilchen – ist.

[Fritzchen]

Mal ne kurze Frage: Können sich Teilchen in Medien wo die Lichtgeschwindigkeit unter der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum liegt schneller als das Licht bewegen oder geht das auch nicht ?

Bin nicht sicher ob Virtuelle Teilchen auch von Interesse sind.

"Ein wesentlicher Unterschied zu den (real beobachtbaren) ein- oder auslaufenden Teilchen ist, dass virtuelle Teilchen keine definierte Masse besitzen, im Fachjargon: sie sind nicht auf die Massenschale limitiert (sie sind nicht „on-shell“), die Relation E2 − p2 = m2 (in Einheiten mit Lichtgeschwindigkeit c=1) muss nicht erfüllt sein."

http://de.wikipedia.org/wiki/Virtuelles_Teilchen

[Carlson]

Hallo,

nein, da per Definition die Geschwindigkeit im Medium = c/n ist, d.h. die Lichtgeschwindigkeit ist immer gleich (egal wo) aber durch ein Medium gibt es "Einflüsse" die dafür sorgen, dass das Licht etwas länger braucht um durch das Medium zu kommen. Oder anders herum: deine Teilchen (ich nehme mal an du meinst eigentlich nur ein Teilchen: das Photon) bewegen sich schon mit Lichtgeschwindigkeit, nur sie werden "aufgehalten" aber nicht langsamer.
Im übrigen, wenn die Lichtgeschwindigkeit im Medium z.B. c/2 wäre und das Photon aus dem Medium ins Vakuum hinüber geht, müsste ja irgendjemand das Photon anschieben damit es im Vakuum wieder auf die "normale" Lichtgeschwindigkeit c kommt.

Ciao

[Zool]

Bewegt sich ein Photon schneller als die Phasengeschwindigkeit des jeweiligen Mediums, kommt es trivial gesagt zu einem Überschallknall. Das äußert sich als zusätzliche Strahlung - die Cerenkov-Strahlung. Die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit bleibt aber die Grenze.

[Monger]

...
Wie würdest du übrigens nachweisen wollen, dass das austretende Licht noch das gleiche ist, wie das eintretende? Ich hatte zunächst an verschränkte Photonen gedacht, aber würden die durch ein Medium wirklich entkoppelt?

Über was für Medien reden wir eigentlich? Weil alles was mir so klassischerweise einfällt (Wasser, Glas...) würde natürliches Licht wenigstens in bestimmten Frequenzbereichen absorbieren oder verändern. Und selbst dann hast du keine Garantie, dass ein einzelnes Lichtquant wirklich hinten ankommt, und nicht etwa mit irgendwas kollidiert.

In der Praxis wird die Durchlaufzeit eines einzelnen Quants wahrscheinlich gar nicht sinnvoll messbar sein.

[kiX]

Über was für Medien reden wir eigentlich? Weil alles was mir so klassischerweise einfällt (Wasser, Glas...) würde natürliches Licht wenigstens in bestimmten Frequenzbereichen absorbieren oder verändern. Und selbst dann hast du keine Garantie, dass ein einzelnes Lichtquant wirklich hinten ankommt, und nicht etwa mit irgendwas kollidiert.

In der Praxis wird die Durchlaufzeit eines einzelnen Quants wahrscheinlich gar nicht sinnvoll messbar sein.
Eines einzelnen nicht, aber das ist doch auch nicht entscheidend. Man kann über Interferometer die Durchlaufzeit bestimmen (wurde schon gemacht), man kann Frequenzspektren aufnehmen (wurde auch schon gemacht) und dabei wurde festgestellt, was festgestellt wurde.

Irgendwie diskutiert ihr hier bereits gelegte und vor allem WIDERlegte Eier.

[Flyinglosi]

Generell ist auf diesem Gebiet wohl noch einiges unklarer als die meisten denken. Ich besuche aktuell ne Vorlesung mit dem Titel "Wellenausbreitung und Relativität". Der vortragende forscht vorallem an der Widerlegung der Relavititätstheorie (ist ganz nett wenn man in ner Vorlesung heutzutage das Wort Äther hört :biggrin:)

Das interessante: Er hat einige Veröffentlichungen herausgegeben, unter anderem bei IEEE, welche nicht angefochten wurden die eben die Relativitätstheorie widerlegen. Wem glaubt man dann also?

[Pinoccio]

Generell ist auf diesem Gebiet wohl noch einiges unklarer als die meisten denken. Ich besuche aktuell ne Vorlesung mit dem Titel "Wellenausbreitung und Relativität". Der vortragende forscht vorallem an der Widerlegung der Relavititätstheorie (ist ganz nett wenn man in ner Vorlesung heutzutage das Wort Äther hört :biggrin:)

Das interessante: Er hat einige Veröffentlichungen herausgegeben, unter anderem bei IEEE, welche nicht angefochten wurden die eben die Relativitätstheorie widerlegen. Wem glaubt man dann also?Tits or gtfo
äh Pics or it didn't happen, ach verdammt: Haste mal 'nen Link?

Das jemanden nicht widersprochen wird, ist kein tragfähigers Argument.

mfg

[Flyinglosi]

@Piniccio: Ich werd am Mittwoch nach den genauen Veröffentlichungen fragen. Generell handelt es sich dabei um Prof. Hartwig Thim.

Und ich wollte ja damit genau darauf hinaus, dass veröffentlichte Experimente noch lange nichts aussagen müssen. In diesem Fall sieht mans eben vorallem mit diesem schönen Widerspruch.

mfg Stephan

[Pinoccio]

@Piniccio: Ich werd am Mittwoch nach den genauen Veröffentlichungen fragen. Generell handelt es sich dabei um Prof. Hartwig Thim.

Und ich wollte ja damit genau darauf hinaus, dass veröffentlichte Experimente noch lange nichts aussagen müssen. In diesem Fall sieht mans eben vorallem mit diesem schönen Widerspruch.Achso, ja, das kennt man. ;-)
H. W. Thim, "Absence of the Relativistic Transverse Doppler Shift at Microwave Frequencies", IEEE TRansactions on Instrumentation and Measurement, vol. 52, No. 5,
October 2003, pp.1660-1664

Inhaltlich sag ich dazu nix.

mfg

[Monger]

Irgendwie diskutiert ihr hier bereits gelegte und vor allem WIDERlegte Eier.
Was war nochmal die Frage!?

Fakt ist doch: Licht kann abgelenkt, aber nicht abgebremst werden, da keine Masse. Wenn Licht dann mehr Zeit braucht um ein Medium zu durchqueren, lässt das folgende Interpretationen zu:

1) Das Medium wird nicht auf dem direkten Wege durchquert
2) Das Licht was vorne reingeht ist nicht das selbe was hinten rauskommt
3) Die Messung ist schlicht Mist

Dabei spielt es auch keine Rolle, ob jetzt das Licht als Welle oder Teilchen betrachtet wird.

[Flyinglosi]

@Pinoccio: Zum Inhalt äußere ich mich auch nicht :wink: Bin eher zufällig in die Lehrveranstaltung geschlittert und seh das ganze eher als Unterhaltung.

mfg Stephan

[Pinoccio]

Was war nochmal die Frage!?

Fakt ist doch: Licht kann abgelenkt, aber nicht abgebremst werden, da keine Masse. Wenn Licht dann mehr Zeit braucht um ein Medium zu durchqueren, lässt das folgende Interpretationen zu:

1) Das Medium wird nicht auf dem direkten Wege durchquert
2) Das Licht was vorne reingeht ist nicht das selbe was hinten rauskommt
3) Die Messung ist schlicht Mist

Dabei spielt es auch keine Rolle, ob jetzt das Licht als Welle oder Teilchen betrachtet wird.Wie wäre es mit
4) Licht ist in Medien langsamer unterwegs - einfach nur so.

mfg

[Coda]

Mal ne kurze Frage: Können sich Teilchen in Medien wo die Lichtgeschwindigkeit unter der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum liegt schneller als das Licht bewegen oder geht das auch nicht ?
Die maximal erreichbare Geschwindigkeit bezieht sich soweit ich weiß immer auf die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Demzufolge könnte ein Teilchen sich natürlich schneller bewegen als Licht das durch ein Medium abgebremst wird.

Aber wieso ist das überhaupt relevant?

Wie wäre es mit
4) Licht ist in Medien langsamer unterwegs - einfach nur so.
Soweit ich weiß werden die Photonen von der Materie absorbiert und wieder ausgesendet.

[Flyinglosi]

In diesem Fall ist es wohl einfacher wenn man Licht als elektromagnetische Welle betrachtet. Dann hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit nur noch von der Permetivität und der Permeabilität ab.

Und rein aus dem wenigen Grundwissen bzgl. Schrödingergleichung und Co, denke ich nicht das ein Teilchen mit einer Ruhemasse in einem Medium die dazu gehörige Lichtgeschwindigkeit erreichen kann.

mfg Stephan

[ux-3]

Über was für Medien reden wir eigentlich?

Im Extremfall über sehr kaltes Natrium:
http://www.jupiterscientific.org/sciinfo/slowlight.html

[Pinoccio]

In diesem Fall ist es wohl einfacher wenn man Licht als elektromagnetische Welle betrachtet. Dann hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit nur noch von der Permetivität und der Permeabilität ab.... die beide Material-abhängige Werte sind, genau.
(Und es heißt: Permittivität)
Und rein aus dem wenigen Grundwissen bzgl. Schrödingergleichung und Co, denke ich nicht das ein Teilchen mit einer Ruhemasse in einem Medium die dazu gehörige Lichtgeschwindigkeit erreichen kann.Siehe die zahlreichen Antworten dazu im Thread: natürlich geht das.

mfg