38 4.3 Ein ganz fantastischer Stoff Lichtgeschwindigkeit und Lichtteilchen Du weißt jetzt schon, dass es verschiedene Arten von Lichtquellen gibt. Hier sehen wir uns ein paar faszinierende Eigenschaften des Lichts an. knifflige Frage: Was ist dieses Licht eigentlich? Man kann es ja nicht angreifen. Woraus besteht es? Besteht es überhaupt aus was? In Science-Fiction-Filmen fliegen aus den Laserkanonen oder Laserpistolen oft so Lichtwürstchen raus (B 4.18). Was ist an dieser Darstellung nicht richtig? Es gibt eine höchste Geschwindigkeit im Universum, die nicht überschritten werden kann, leider auch nicht mit dem schnellsten Raumschiff. Um welche Geschwindigkeit handelt es sich dabei? Ein Blick auf den Himmel ist auch immer ein Blick in die Vergangenheit. Warum ist das so? Lies dir zur Hilfe die Bildunterschriften von B 1.3, 1.20 und 1.21 in Kap. 1 durch. Nimm mal an, ein Superschurke würde in diesem Moment die Sonne ausknipsen. Würdest du das sofort merken oder nicht? Versuche deine Antwort zu begründen. Hast du schon einmal den Begriff Lichtjahr gehört? Zum Beispiel ist die Andromeda-Galaxie (B 1.3, S. 7) 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Was könnte man daher unter dem Begriff Lichtjahr verstehen? Sind Mond, Sterne und Planeten, die du in der Nacht am Himmel siehst, alle gleich entfernt, also gewissermaßen auf einer Himmelskugel um uns rum? A 9 A 10 B 4.18 Warum sind die fliegenden Lichtwürstchen nicht richtig dargestellt? A 11 A 12 B 4.19 Ein Superschurke A 13 A 14 A 15 Woraus besteht Licht? Besteht es überhaupt aus irgendwas ( A 9 )? Du kannst Licht zwar weder einfangen noch angreifen, aber es besteht trotzdem aus etwas, und zwar aus Lichtteilchen, die man in der Physik auch Photonen nennt. Aktive Lichtquellen wie die Sonne oder eine Lampe erzeugen Photonen. Passive Lichtquellen wie der Mond oder diese Buchseite leiten die Photonen weiter. Jedes Photon trägt aber nur eine klitzeklitzekleine Energiemenge mit sich herum. Das bedeutet, dass das sichtbare Licht aus einer unfassbaren Menge von solchen Lichtteilchen bestehen muss. Stell dir mal eine Taschenlampe vor (B 4.20). Aus dieser fliegen pro Sekunde unvorstellbare 10 Trillionen Photonen raus, also 10.000.000.000.000.000.000, das ist ein 1er mit 19 Nullen. Was für ein unglaubliches Gedränge! B 4.20 Licht besteht aus einem Strom von unfassbar vielen Teilchen. Aus einer Taschenlampe mit einer Leistung von 1 Watt fliegen pro Sekunde etwa 10 Trillionen Photonen raus. Im Bild ist natürlich nur ein kleiner Teil eingezeichnet. Wie schnell bewegen sich diese Photonen? Immer mit Lichtgeschwindigkeit! Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 km/s oder rund 1 Milliarde km/h. Mit diesem sagenhaften Tempo würdest du in einer tausendstel Sekunde von Salzburg nach Wien kommen oder in einer Sekunde fast 8-mal um die ganze Welt! Niemand geringerer als Albert Einstein entdeckte, dass die Lichtgeschwindigkeit gleichzeitig die Höchstgeschwindigkeit im Universum ist (B 4.21; A11). Kein Objekt kann diese Geschwindigkeit erreichen – und schon gar nicht überschreiten, auch wenn man das in Science-Fiction-Filmen oft so sieht. B 4.21 Nichts ist schneller als das Licht! Es hat eine Geschwindigkeit von rund 300.000 km/s, umgerechnet 1.080.000.000 km/h, also etwa 1 Milliarde km/h. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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