55 31 Die Ausbreitung des Lichtes Die Lichtgeschwindigkeit (speed of light) Schlägst du in einiger Entfernung mit einem Hammer auf einen Stein, so sieht man dies im selben Augenblick. Erst später hört man den Schall. Der dänische Astronom Olaf Römer (1644–1710) bewies als Erster, dass Licht eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit hat. Heute wissen wir: Die Lichtgeschwindigkeit beträgt in Luft und im leeren Raum rund 300 000 km/s. Für die etwa 600 km lange Strecke vom Neusiedler See zum Bodensee braucht ein Lichtsignal nur 0,002 s. Von der Sonne zur Erde (Entfernung etwa 150 000 000 km) benötigt es bereits 500 s = 8min 20 s. Von dem der Erde nächsten Fixstern Proxima-Centauri gelangt es in 4,2 Jahren, vom Sirius, dem hellsten beobachtbaren Fixstern, in 8,8 Jahren zur Erde. Die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, wird als ein Lichtjahr (light year) bezeichnet. Ein Lichtjahr entspricht etwa 10 Billionen km = 10 000 000 000 000 km = 1013 km) und wird in der Astronomie als Längeneinheit verwendet. Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes Versuch: Schalte in einem verdunkelten Raum eine Lichtquelle mit einer kreisförmigen Öffnung (Blende) ein oder verwende einen Laserpointer. Beachte die Sicherheitshinweise bei der Verwendung des Laserpointers! Schüttle aus dem trockenen Tafeltuch Staubteilchen in den Raum vor der Lampe. Was kannst du beobachten? Das Licht breitet sich von der Lichtquelle nach allen Richtungen hin aus. Durch die kreisförmige Blende kann jedoch nur ein begrenztes Lichtbündel hindurch. Es wird durch die Staubteilchen sichtbar. Wir erkennen: Das Licht breitet sich geradlinig aus. Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes wird modellhaft oft mit geraden Linien oder Pfeilen dargestellt, die man Lichtstrahlen nennt. Tatsächlich gibt es diese einzelnen Strahlen nicht. Wir haben es immer mit mehr oder weniger ausgedehnten Lichtbündeln zu tun. Für die Begrenzung der Lichtbündel, aber auch innerhalb der Lichtbündel ist es üblich Lichtstrahlen einzuzeichnen. In diesem Buch wirst du das in vielen Abbildungen sehen. Die Lochkamera (Camera obscura)1 Auf der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes beruht die Lochkamera (Abb. 31.3). In einfachster Form kann sie aus einer länglichen Schachtel gebaut werden, deren Schachtelboden ein kleines Loch besitzt und die offene Schachtelfläche mit einem Transparentpapier abgedeckt wird. Versuch: Richte das Loch der Kamera auf einen gut beleuchteten Körper. Was siehst du auf dem Transparentpapier? Die Abb. 31.3 zeigt die Entstehung des Bildes auf Grund der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes. 1 camera (lat.) … Zimmer, Kammer; obscurus (lat.) … dunkel, geheimnisvoll Kann etwas schneller als das Licht sein? 31.1 Der Andromedanebel ist mehr als 2 000 000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Licht, das wir heute von ihm empfangen, wurde ausgesandt, als es auf der Erde noch keine Menschen gab. 31.3 Lochkamera. Die Begrenzung des von der Kerze ausgehenden Lichtes, das die Bildgebung in der Lochkamera bewirkt, ist durch die zwei begrenzenden Lichtbündel vereinfacht dargestellt. Vakuum, Luft 300 000 km/s Wasser 225 000 km/s Alkohol 220 000 km/s Glas 200 000 km/s Diamant 125 000 km/s 31.2 Lichtgeschwindigkeiten in verschiedenen Stoffen (auf 1 000 km/s gerundete Werte) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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