Wie schnell bewegt sich der Lichtkegel einer Taschenlampe?
Ein Gedankenexperiment: Man leuchtet mit einer Taschenlampe auf eine Wand. Wenn man die Taschenlampe nun bewegt, dann bewegt sich auch der Lichtkegel, der auf die Wand trifft. Wenn die Wand jetzt weit genug entfernt steht, oder man die Taschenlampe schnell genug bewegt, dann müsste sich der "Lichtkreis" auf der Wand ja theoretisch schneller als Licht bewegen können. Wurde schon einmal solch ein Experiment durchgeführt, undwas kam dabei heraus?
8 Antworten
Ich verstehe die Logik nicht. Erstmal ist das nur Reflektion durch Licht. Das bedeutet, dass du den "Lichtkreis" erstmal verzögert siehst um 2m/c, wobei m die Entfernung zur Wand und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Bei normalen Entfernungen, bei denen du die Refelektion noch wahrnimmst, ist die Verzögerung so klein, dass du kaum eine merkst. Daher wird sich das nur so schnell bewegen, wie du dich bewegst.
Ja, du hast prinzipiell recht. Wer mit einem sehr starken Laser auf den Mond leuchtet und diesen schnell (in weniger als 0.0116 s) bewegt, sodass das Bild des Lasers von einer Seite des Mondes zu der anderen gelangt, sieht diesen als sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegend.
Das widerspricht jedoch nicht der Realtivitätstheorie, da das Bild des Lasers keine Information von der einen Seite des Mondes zur anderen übertragen kann.
Du stellst Dir das Licht falsch vor. Das Licht besteht aus Teilchen, der Kegel den Du siehst ist die Reflektion dieser Teilchen (die Teilchen werden also zurückgeworfen und gelangen in dein Auge - es wird also die doppelte Strecke zurückgelegt). Die Teilchen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit aus der Taschenlampe heraus, nicht schneller. Wenn Du die Taschenlampe jetzt bewegst dann wandert der Kegel mit der Lampe mit, aber eben nur so schnell wie neue Teilchen aus der Taschenlampe herauskommen, und das geht nur mit Lichtgeschwindigkeit.
Angenommen Du hättest eine riesige weiße Fläche zur Verfügung die weit genug entfernt ist. Nehmen wir mal es sind 5 Lichtsekunden, also die Strecke die das Licht in 5 Sekunden zurücklegt, (das sind 1,5 millionen Kilometer). Du schaltest deine Taschenlampe ein (oder Laserpointer oder was auch immer), dann siehst du den Lichtpunkt erst 10 Sekunden später. Denn das Licht benötigt 5 Sekunden bis es die Wand erreicht, und nochmal 5 Sekunden bis es wieder dein Auge erreicht. Wenn du jetzt deine Lampe so schnell wie du kannst drehst, dann wird dieser Lichtpunkt sich erstens nicht sofort bewegen, zweitens bewegt er sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit. Anders gesagt: der Lichtstrahl besteht aus einem Strom von Lichtteilchen die sich eben nur mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können.
Es ist eigentlich das gleiche Prinzip wie mit einem Gartenschlauch und der Spitze des Wasserstrahls. Das Ende des Wasserstrahls bewegt sich maximal so schnell wie neues Wasser nachfließt. Und wenn du den Schlauch zu schnell bewegst dann entsteht eine art Kurve, oder? Mit dem Licht ist es genau so. Sieht für uns nicht so aus, weil wir das Ganze nicht erfassen können da es zu schnell passiert (unsere Welt ist schlicht zu klein dafür um das beobachten zu können). In größeren Maßstäben ist es aber genau das Gleiche.
grundlegend ist das zwar richtig, aber der punkt kann sich auf der wand trotzdem mit "überlichtgeschwindigkeit" bewegen (es handelt sich bei dem punkt auf der wand nicht um teilchen in bewegung, das ist also nichts physikalisch umögliches.
nehmen wir deine wand, die 5 lichtsekunden weit weg steht. angenommen sie ist auch 5 lichtsekunden breit und die taschenlampe zeigt auf den anfang der wand.
wenn ich das licht anschalte, dann sehe ich nach 5 sekunden den punkt auf der wand, drehe ich die taschenlampe jetzt in 2 sekunden so, dass sie auf das andere ende der wand zeigt, passiert erstmal nichts, nach 5 sekunden bewegt sich dann der lichtpunkt und kommt auch in 2 sekunden am anderen ende der wand an, er hat sich also mit 2,5 c über die wand bewegt, die einzelnen photonen sind dabei natürlich nicht schneller als c
Das Licht der Lampe bewegt sich von der Lichtquelle zur Reflexionswand und wieder zurück, immer mit Lichtgeschwindigkeit. An der Wand ist eine Reflexionsfläche sichtbar, und das ist kein Körper. Diese Reflexionsfläche erscheint aus der Position der Lichtquelle unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln, wenn die Lampe mit gebündeltem Licht gedreht wird.
Theoretisch lässt sich nun bei hoher Winkelgeschwindigkeit des Lichtbündels die Anordnung räumlich so weit ausdehnen, dass die Verschiebung der Reflexionsfläche an der Reflexionswand entsprechend dem Strahlensatz sich mit Überlichtgeschwindigkeit vollzieht. Davon wird nicht die Geschwindigkeit des Lichtes oder eines Körpers berührt.
Das Licht bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit.
Wenn deine Wand gaaanz weit weg steht (zB auf einem anderen Planeten) dann hat du am ehesten das Problem, daß es ewig dauert, bis du die Bewegung siehst ;)
Bei dem Gedankenexperiment mußt du bedenken, daß das Licht immer von der Taschenlampe kommt und es egal ist, wo das Licht von vor einer Sekunde ist, um zu berechnen, wo das neue Licht ist.
Also, stell dir das mal so vor. Deine Tachenlampe ist sowas wie eine Ballwurfmaschiene, und sie wirft ein Lichtpartikel (Photon) nach dem anderen los. Wie schnell du deine Hand bewegst ist egal, denn die Wurfgeschwindigkeit mit der das Licht aus der Taschenlampe geschmissen wird ist immer dieselbe, nämlich Lichtgeschwindigkeit.
Bei einer richtig großen Entfernung wird dein Licht streuen, daß heißt dein Lichtkegel wird ganz schwach werden, weil sich das Licht auf mehr Fläche verteilt.
Ich hab keine Ahnung, ob das so verständlich ist, ist halt schwierig das ohne Zeichnungen zu erklären ^^