Warum gibt es beim Licht die Rotverschiebung?
. . . obwohl sich Licht vom Beobachter aus immer gleich schnell bewegt ?
(und die Blauverschiebung, wenn sich Lichtquellen schnell annähern).
6 Antworten
Kommt eben draufan, was "vom Beobachter aus" heisst! Deine Aussage trifft nur zu, wenn die Relativgeschwindigkeit = null ist.
Wenn der Beobachter sich bewegt oder die Lichtquelle sich bewegt, treffen die Lichtwellenberge eben häufiger oder seltener beim Beobachter ein. Und diese Frequenzverschiebung bewirkt dann die Rot- oder Blauverschiebung.
die Geschwindigkeit ist konstant, aber der Abstand der Wellenberge wird größer, wenn die Quelle sich zwischen dem Aussenden wegbewegt.
Die Rotverschiebung ist direkt eine Folge daraus dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.
Du kannst es dir eigentlich auch als Teil der Energieerhaltung anschaulich machen.
Wenn ich mich in meine Bezugssystem auf ein Lichtquant zubewege, dann ist die Energie des gemessenen Lichtquants größer (analog zum Teilchenmodell) als wenn ich im Verhältnis zur Quelle ruhe.
Aus E=h*f folgt dann dass höhere Energie gleich höheren Frequenzen bzw niedrigeren Wellenlängen entsprechen, was dann eben genau die Rot oder Blauverschiebung ist.
Klar. Ich habe hier auch nur vom optischen Dopplereffekt gesprochen.
Die kosmologische Rotverschiebung kann man sich aber auch so herleiten. Am Ende dehnt sich ja das Universum mit der Hubble Konstante aus und das erzeugt dann wiederum eine Entfernungsabhängige Rotverschiebung.
Soweit ich das verstanden habe, klappt die Rechnung auf diese Weise nicht. Es kommt wesentlich darauf an, ob man Relativgeschwindigkeiten in einem "quasi-euklidischen", statischen Raum betrachtet oder aber die Rotverschiebung, welche sich aus der kosmischen Expansion ergibt.
Ja es muss anders gerechnet werden aber vom Prinzip läufts genau so auf die Energieerhaltung hin die ja immer gegeben sein muss.
weil das in erster linie nichts mit der invarianz der lichtgeschwindigkeit zu tun hat (das gibt dann nur korrekturen zur klassichen Doppler-formel, die bei geschwindigkeiten die nicht nahe an der lichtgeschwindigkeit sind winzig klein sind komplett vernachlässigt werden können).
eine welle mit berg-tal-berg-tal-berg-tal-... bewegt sich an dir vorbei. damit kommt bei dir z.B. alle X sekunden ein wellenberg vorbei. für dich hat die welle also die frequenz 1/X.
wenn du dich jetzt in die entgegengesetze richtung bewegst, siehst du den nächsten wellenberg natürlich schon ein bisschen früher, weil du ihm ja entgegengekommen bist. damit siehst du jetzt also alle Y<X sekunden einen wellenberg, und damit hat die welle für dich also die frequenz 1/Y > 1/X.
ganz simpel also
obwohl sich Licht vom Beobachter aus immer gleich schnell bewegt ?
Weil dies eben so nicht immer stimmt.
Die Erde - und du als Beobachter - bewegt sich jedes halbe Jahr +- 30km/s zu einer entfernten Lichtquelle ("Fixstern"), genauer zu deren emittierten Photonen und deren Erscheinungsfrequenz.
Es wird jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Photonen je Zeiteinheit empfangen.(Blau-/Rotverschiebung) Dies geschieht nur durch die unterschiedliche relative Geschwindigkeit zu den "Photonenpaketen".
Naja gemeint war damit vermutlich, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem gleich ist komplett.
Also das Licht erreicht den Beobachter mit Lichtgeschwindigkeit egal ob er sich die Quelle zu oder von ihr weg bewegt und diese Aussage stimmt so durchaus.
Also das Licht erreicht den Beobachter mit Lichtgeschwindigkeit egal ob er sich die Quelle zu oder von ihr weg bewegt
aber nicht in Bezug zum Beobachter
diese Aussage stimmt so durchaus.
Ein angelerntes Statement von dir.
Doch auch im Bezug zum Beobachter, das ist ja genau das Ergebnis des Michaelson Morley Experiments
Doch auch im Bezug zum Beobachter,
Eben nicht. Das M-M- Experiment zeigt keine Verschiebung der Photonenfrequenz - geht auch nicht, da Sender Empfänger und keine relative Geschwindigkeit zueinander haben - bei der von mir beschriebenen Beobachtung aber sehr wohl, mit entsprechendem Effekt.
Es gibt keine absolute Relativgeschwindigkeit aber die beiden Arme bewegen sich für den Detektor und die Quelle dennoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch den Raum.
Daraus folgen dann eben die Überlegungen von Lorentz und Einstein wonach die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem im Vakkuum konstant ist. Wenn sich also zwei Inertialsysteme ein Sender und ein Beobachter relativ zueinander bewegen, dann ist die Lichtgeschwindigkeit in jedem dieser Inertialsysteme gleich. Sprich die Gruppengeschwindigkeit (nicht unbedingt die Phasengeschwindigkeit) der Welle ist die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Relativbewegung von Sender und Empfänger sofern nicht zusätzlich noch eine Beschleunigung im Spiel ist.
Die Welle wird aber eben aus genau diesen Gründen und Überlegungen gestaucht oder in die Länge gezogen. Das sind in weiterer Folge dann eben auch ähnliche Überlegungen wie jene die zur Zeitdilatation und Längenkontraktion in der SRT oder in der Beschreibung von Lorentz auftauchen.
Natürlich kann man die Effekte auch anders Beschreiben Lorentz hat ja zB mit der mitgeschleppten Äthertheorie gearbeitet und diese geht tatsächlich in so ähnliche Richtungen, die hat man aber mit der RT eigentlich wieder verworfen.
Der Raum interessiert hier nicht. Billiardkugeln verhalten sich genauso, egal mit welcher (konstanten) Geschwindigkeit sich der Tisch bewegt. Das M-M-Experiment belegt garnichts zu Lichtgeschwindigkeit, nur daß die Erwartungen nicht erfüllt wurden. Überlegungen für gestauchte oder gestreckte Wellen sind Überleguungen und keine Belege. Tatsache ist, daß sich eine Empfangsanzahl je Zeiteiheit beim bewegten Empfänger ändert, egal was Lorentz beschreibt , und das ganz analog der Newtonschen Physik.
Richtig wenn sich der Tisch bewegegt das ist ja genau die Vorstellung mit der mitgeschleppten Äthertheorie welche ich genannt habe und nach der Lorentz seine Transformationen beschrieben hat.
In wie fern sind gestauchte und gestreckte Wellen Überlegungen ohne Belege und Photonen Fakt?
Die Maxwellsche Theorie beschreibt die mitterle Photonenausbreitung komplett richtig und auch Photonen selbst sind nur ein Mathematisches Modell. Ob Licht aus Photonen besteht oder nicht kann man in dem Sinne ja auch nicht nachweisen. Man hat beobachtet, dass es sich manchmal wie ein Teilchenstrom manchmal wie eine Welle verhält nur ist das ja ebenfalls nur eine Überlegung welche zu den Beobachtungen passt, so wie die Maxwellsche Theorie eine Überlegung ist welche komplett zu den Welleneigenschaften passt.
Es gibt in diesem Sinne nichts was die eine Beschreibung mehr zu einem Fakt machen würde als die andere, besonders dann nicht wenn sich die Beschreibung in ihrem Ergebnis decken, denn bei beiden Beschreibung musst du ab gewissen Relativgeschwindigkeiten zwischen Quelle und Empfänger die Lorentzkontraktion beachten sonst stimmts nicht mehr.
Die kosmologische Rotverschiebung ist dabei natürlich wieder etwas anderes denn deren Beschreibung ist noch um etwas komplexer basiert aber im Grunde auch auf der ART und SRT.
Interessiert mich (jetzt) alles nicht, meine Antwort (mit Beispiel) wird davon nicht berührt und das M-M-Experiment belegt garnichts.
.
Hallo PeterKremsner,
ich denke, dass du damit zwar die Rotverschiebung des Lichts eines (relativ nahe gelegenen) Sterns erklärst, welcher sich (weil er ev. Mitglied eines Doppelsternsystems ist) momentan von uns entfernt. Stichwort Dopplereffekt. Zur Erklärung der "kosmologischen" Rotverschiebung z.B. sehr weit entfernter Galaxien braucht man aber eine andere Erklärung, nämlich eine, welche die kosmologische Expansion berücksichtigt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Ursachen