Das versteckte Experiment (German Edition)

entfernt passieren. Wenn die Erde zwischen Sonne und Stern steht, kann gar keine Ablenkung erfolgen, bevor die Strahlen auf der Erde beobachtet werden. So kann man also in jedem Fall die tatsächliche Position des Sterns ohne Lichtablenkung beobachten und kennt somit den Ort des Sterns. Die Idee war nun, die Position des Sterns zu ermitteln, wenn die Strahlen die Sonne in großer Nähe passieren. Da der Stern aber unter normalen Bedingungen durch die Sonne überstrahlt wird, sollten die Beobachtungen während einer Sonnenfinsternis durchgeführt werden. Tatsächlich wurden Einsteins Vorhersagen und damit ein wesentlicher Aspekt seiner Relativitätstheorie bestätigt.“
    „Eine dumme Frage zur Lichtreflexion habe ich noch“, tippte Jan in die Tastatur.
    „Du weißt doch, es gibt keine dummen Fragen, nur dumme Antworten.“
    „O. k., wenn ein Gegenstand eine hellweiße Farbe hat, so wird sehr viel Licht von ihm reflektiert, nicht wahr?“
    „Richtig, und zwar in etwa alle Frequenzanteile gleich viel.“
    „Aber müsste dann nicht der Gegenstand wie ein Spiegel wirken? Er reflektiert doch auch alles Licht, das von anderen Gegenständen auftrifft.“
    „Das ist nun wirklich eine sehr gute Frage. Tatsächlich können wir Gegenstände nur sehen, weil sie raue Oberflächen haben. Das Licht, das auf die Oberfläche auftrifft, besteht natürlich nicht nur aus einem Strahl, sondern aus unzähligen Strahlen, die parallel zueinander auf die Oberfläche treffen. Man sagt auch Strahlenbündel dazu. Bei einer sehr glatten Oberfläche, z. B. einem Spiegel oder einem glatt polierten Metall, werden die Strahlen alle so reflektiert, dass der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist. Bei einer rauen Oberfläche ist das anders. Jeder Strahl trifft auf kleine Unebenheiten der Oberfläche, die ihn in jeweils ganz unterschiedliche Richtungen reflektieren. Man nennt das diffuse Reflexion. Das bedeutet, dass eine weiße Fläche zwar wie ein Spiegel nahezu alles Licht zurückwirft, aber in völlig unterschiedliche Richtungen. Ein Spiegel dagegen reflektiert sozusagen das Licht unverfälscht zum Beobachter. Bei einem Gegenstand, den du im Spiegel siehst, wird jeder Punkt des Gegenstandsbilds mit dem Prinzip Einfallwinkel gleich Ausfallwinkel vom Spiegel auf die Netzhaut des Beobachters reflektiert.“
    „Ich weiß, dass sich das Licht mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 300.000 km pro Sekunde ausbreitet“, schrieb Jan. „Stimmt es, dass es keine höheren Geschwindigkeiten gibt als die Lichtgeschwindigkeit?“
    „Das Licht breitet sich im Vakuum genau mit einer Geschwindigkeit von 299.792 km pro Sekunde aus. Damit könnte es die Erde in einer Sekunde siebenmal umrunden. In einem Jahr legt das Licht fast zehn Billionen Kilometer zurück. Diese Entfernung nennt man ein Lichtjahr. Ein Lichtjahr ist also eine Entfernung und keine Zeit. Es ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr im Vakuum zurücklegt. In Medien wie z. B. Wasser oder Glas ist das Licht etwas langsamer. Nach Einstein können keine Informationen mit einer höheren Geschwindigkeit übertragen werden und es werden auch niemals Raumschiffe mit Überlichtgeschwindigkeit fliegen. Dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist und sich nicht instantan, also ohne Zeitverzögerung, ausbreitet, wurde erst im 17. Jahrhundert erkannt. Der Däne Ole Römer stellte fest, dass die Verfinsterungen des Jupitermondes Io (wenn Io von der Erde aus gesehen hinter Jupiter verschwindet) um so verfrühter einsetzten, je näher die Erde auf ihrer Umlaufbahn an den Jupiter kam. Aus der Wegdifferenz zwischen der kleinsten und der größten Entfernung zwischen Erde und Jupiter (= Durchmesser der Erdumlaufbahn) und der ermittelten Zeitdifferenz errechnete er die Lichtgeschwindigkeit. Auch wenn der errechnete Wert der Lichtgeschwindigkeit nicht sehr genau war, so hatte man doch nachgewiesen, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist. Im täglichen Leben ist diese Eigenschaft des Lichts ja kaum zu beobachten. Sie hat jedoch ganz gravierende Auswirkungen auf viele physikalische Phänomene und bildet die Basis der Speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Übrigens, wenn du einen Gegenstand siehst, so siehst du ihn, wie er aussah, als er das Licht reflektierte. Da das reflektierte Licht aber eine bestimmte Zeit braucht, um in dein Auge zu gelangen, siehst du sozusagen in die Vergangenheit. Einen Menschen, den du in 30 m Entfernung beobachtest, siehst du so, wie er vor 0,0000001