Benutzer:Chricho/Entwürfe/Lichtgeschwindigkeit-Einleitung

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen. Sie ist nur vom durchquerten Medium abhängig, aber nicht von den Eigenschaften der Lichtquelle. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder Vakuumlichtgeschwindigkeit (oft auch einfach als Lichtgeschwindigkeit bezeichnet) ist eine universelle physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik eine fundamentale Rolle spielt.

Nach der speziellen Relativitätstheorie ist diese die maximale Geschwindigkeit, mit der Energie, Materie und Information in unserem Universum übertragen werden können. Alle masselosen Teilchen, insbesondere die bekannten Austauschteilchen und ihre zugeordneten Felder, wie beispielsweise Photonen, bewegen sich unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Quelle und dem Inertialsystem, von dem die Beobachtung erfolgt, mit derselben Geschwindigkeit. Das bedeutet, Veränderungen im elektromagnetischen Feld oder im Gravitationsfeld, breiten sich im Vakuum mit eben dieser Grenzgeschwindigkeit aus. Die Lichtgeschwindigkeit erhält damit eine von ihrer Rolle als Geschwindigkeit bestimmter Objekte unabhängige fundamentale Bedeutung in modernen physikalischen Theorien und für die in ihnen angenommene Struktur der Raumzeit, und taucht in dieser Bedeutung in der berühmten Äquivalenz von Masse und Energie E = mc² auf.

Nach vielen sehr genauen Messungen wurde der Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auf exakt $c=299\;792\;458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt. Dadurch kann jetzt die Längeneinheit Meter durch Messung der Lichtgeschwindigkeit, also einer Naturkonstante, bestimmt werden. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen. Die Geschwindigkeit, mit der sich Licht durch Materialien (Medien) wie Glas oder Luft bewegt, ist kleiner als im Vakuum. Das Formelzeichen für die Lichtgeschwindigkeit ist $c$, falls eine solche im Medium im Gegensatz zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum betrachtet wird, wird letztere oft als $c_{0}$ bezeichnet.

Die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass sie bei der Beobachtung vieler Phänomene vernachlässigt werden kann, man also davon ausgehen kann, dass das von einer Quelle ausgehende Licht den Beobachter sofort erreicht. Dies gilt erst bei sehr großen Entfernungen, oder sehr genauen Zeitmessungen nicht mehr (z.B. Kommunikation mit weit entfernten Raumsonden). Ole Rømer konnte 1676 als erster zeigen, dass sich Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet, indem er den Umlauf des Mondes Io um Jupiter als Uhr benutzte, deren Entfernung mit dem Umlauf der Erde um die Sonne schwankt. Im Jahr 1865 schlug James Clerk Maxwell vor, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist und sich daher mit der in seiner Theorie des Elektromagnetismus (die Optik und Elektrodynamik vereinigt) auftretenden Geschwindigkeit $c$ ausbreitet. Albert Einstein postulierte 1905, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig ist von der Geschwindigkeit der Lichtquelle oder dem Inertialsystem, in dem gemessen wird. Ausgehend von diesem Postulat leitete er die spezielle Relativitätstheorie her und konnte zeigen, dass $c$ auch außerhalb des Elektromagnetismus von Bedeutung ist.

Vorschlag von Kein Einstein

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht oder allgemeiner von allen elektromagnetischen Wellen. Wenn einfach von der „Lichtgeschwindigkeit“ die Rede ist, ist im Allgemeinen die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (Vakuumlichtgeschwindigkeit) gemeint. Sie ist eine universelle physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik eine wichtige Rolle spielt. Durch die spezielle Relativitätstheorie und die allgemeine Relativitätstheorie hat sie eine universelle Bedeutung als obere Grenzgeschwindigkeit für alle Materie und Energie und damit auch für die Übertragung von Information erhalten. Alle masselosen Teilchen, insbesondere die bekannten Austauschteilchen und ihre zugeordneten Felder, wie beispielsweise Photonen, bewegen sich unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Quelle und dem Inertialsystem, in dem die Beobachtung erfolgt, mit derselben Geschwindigkeit. Das bedeutet, Veränderungen im elektromagnetischen Feld oder im Gravitationsfeld, breiten sich im Vakuum mit eben dieser Grenzgeschwindigkeit aus. Sie hat entscheidende Auswirkungen auf moderne physikalischen Theorien und die in ihnen angenommene Struktur der Raumzeit, und taucht auch in der berühmten Äquivalenz von Masse und Energie E = mc² auf.

Die Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals von Christiaan Huygens mit Daten von Ole Rømer im Jahr 1676 bestimmt. Nach vielen immer genaueren Messungen wurde der Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auf exakt $c=299\;792\;458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt. Dadurch kann jetzt die Längeneinheit Meter durch Messung der Lichtgeschwindigkeit, also einer Naturkonstante, bestimmt werden. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen.

Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materialien (Medien) wie Glas oder Luft erfolgt langsamer als im Vakuum. Das übliche Formelzeichen für die Lichtgeschwindigkeit ist $c$ oder $c_{0}$, angelehnt an das lateinische Wort celeritas für Schnelligkeit. Wenn es sich nicht aus dem Zusammenhang ergibt, wird durch Wortzusätze deutlich gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Medium gemeint ist, insbesondere schreibt man dann für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oft $c_{0}$.

Vorschlag von Rainald62

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen. Wenn einfach von „der Lichtgeschwindigkeit“ c die Rede ist, dann ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (Vakuumlichtgeschwindigkeit) gemeint. Dies ist die aus E = mc² bekannte, fundamentale Naturkonstante.

Alternativer erster Absatz:
Lichtgeschwindigkeit bezeichnet allgemein die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen in beliebigen Medien, meist aber speziell die fundamentale Naturkonstante c, deren Bedeutung weit über Lichtgeschwindigkeit im Vakuum hinausgeht.

Etwas reformuliert:
Lichtgeschwindigkeit bezeichnet allgemein die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen in beliebigen Medien, meist aber speziell die fundamentale Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c, deren Bedeutung weit über die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum hinausgeht.

Albert Einstein erkannte c als die maximale Geschwindigkeit, mit der Energie und Information in unserem Universum übertragen werden können, und entwickelte daraus seine spezielle Relativitätstheorie. Nur Teilchen ohne Masse, wie die Photonen, bewegen sich mit dieser Grenzgeschwindigkeit, und zwar stets und – siehe das Michelson-Morley-Experiment – unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Quelle und dem Inertialsystem, in dem die Beobachtung erfolgt. Nach der allgemeinen Relativitätstheorie bestimmt die Grenzgeschwindigkeit sogar die Struktur der Raumzeit.

Die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass man lange Zeit Lichtstrahlen bloß als geometrische Objekte ansah. Dass Licht etwas ist, das sich bewegt, wurde erstmals von Ole Rømer im Jahr 1676 gezeigt, als er die Laufzeit des Lichts über den Durchmesser der Erdbahn bestimmte. Nach vielen immer genaueren Messungen wurde c schließlich auf exakt $299.792.458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt, also die Längeneinheit Meter auf den entsprechenden Bruchteil einer Lichtsekunde. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen, z.B. beim Global Positioning System oder Laserentfernungsmessern.

Das Formelzeichen $c$ (von lateinisch celeritas, Schnelligkeit) wird auch für die abweichende Ausbreitungsgeschwindigkeit in Materialien (Medien) benutzt, wie Glas, Luft oder elektrische Leitungen. Im Zweifelsfall wird durch Wortzusätze deutlich gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Medium gemeint ist, insbesondere ist für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auch $c_{0}$ geläufig.

Vorschlag von JKrieger

Die Lichtgeschwindigkeit ist die medienabhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen (und damit auch von Licht). Wenn einfach von „der Lichtgeschwindigkeit“ c die Rede ist, ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (Vakuumlichtgeschwindigkeit) gemeint. Diese ist eine wichtige physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik eine fundamentale Rolle spielt.

Nach der speziellen Relativitätstheorie ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit, mit der Energie und Information in unserem Universum übertragen werden können. Nur Teilchen ohne Masse, wie die Photonen, bewegen sich immer mit dieser Grenzgeschwindigkeit, auch unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Quelle und der Geschwindigkeit ihres Beobachters. Diese letzte Tatsache (auch Konstanz oder Invarianz der Lichtgeschwindigkeit genannt) hat weitreichende Folgen für das physikalische Verständnis von Raum (Physik) und Zeit (Physik) (siehe auch Raumzeit) und ist eine der Grundlagen von Einsteins Relativitätstheorie. Für Teilchen mit Masse m ist diese Masse äquivalent zur Ruheenergie E = mc² der Teilchen.

Die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass man lange Zeit annahm, sie sei unendlich und dass Licht damit jede Stelle eines Raums quasi ohne Verzögerung erleuchtet, was auch der Alltagserfahrung des Menschen entspricht. Das Gegenteil wurde erstmals von Ole Rømer im Jahr 1676 gezeigt, als er den Durchmesser der Erdbahn um die Sonne zu 22 Lichtminuten bestimmte. Nach vielen immer genaueren Messungen wurde der Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auf exakt $c=299\;792\;458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt. Dadurch kann jetzt die Längeneinheit Meter durch eine reine Zeitmessung ("Flugzeit" von Licht) bestimmt werden. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen (z. B. beim Global Positioning System oder Laserentfernungsmessern). Michelson und Morley entdeckten, dass sich die Geschwindigkeit des Beobachters nicht auf den Wert der Lichtgeschwindigkeit auswirkt, den er misst, was später eine Grundlagen von Einsteins Relativitätstheorie.

Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materialien (Medien) wie Glas, Luft oder elektrischen Kabeln erfolgt langsamer als im Vakuum. Das übliche Formelzeichen für die Lichtgeschwindigkeit ist $c$ oder $c_{0}$, angelehnt an das lateinische Wort celeritas für Schnelligkeit. Wenn es sich nicht aus dem Zusammenhang ergibt, wird oft durch Wortzusätze deutlich gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Medium gemeint ist, insbesondere schreibt man dann für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oft $c_{0}$.

Vorschlag von Chricho

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen. Sie ist abhängig vom durchquerten Material (Medien), die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (Vakuumlichtgeschwindigkeit, oder auch nur Lichtgeschwindigkeit) ist eine wichtige physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik eine fundamentale Rolle spielt.

Nach der speziellen Relativitätstheorie ist diese die maximale Geschwindigkeit, mit der Energie, Materie und Information in unserem Universum übertragen werden können. Nur masselose Teilchen, wie die das Licht übermittelnden Photonen, bewegen sich mit dieser Grenzgeschwindigkeit – unabhängig von der Geschwindigkeit der Quelle oder dess Beobachters. Diese letzte Tatsache (auch Konstanz oder Invarianz der Lichtgeschwindigkeit genannt) hat weitreichende Folgen für das physikalische Verständnis von Raum (Physik) und Zeit (Physik) (siehe auch Raumzeit) und ist eine der Grundlagen der Relativitätstheorie.

Nach vielen sehr genauen Messungen wurde der Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auf exakt $c=299\;792\;458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt. Dadurch kann jetzt die Längeneinheit Meter durch Messung der Lichtgeschwindigkeit, also einer Naturkonstante, bestimmt werden. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen (etwa beim GPS oder Laserentfernungsmessern). Die Geschwindigkeit, mit der sich Licht durch Materialien wie Glas oder Luft bewegt, ist kleiner als im Vakuum. Das Formelzeichen für die Lichtgeschwindigkeit ist $c$ (auch $c_{0}$ speziell für die Vakuumlichtgeschwindigkeit).

Die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass man lange Zeit annahm, sie sei unendlich und dass Licht damit jede Stelle eines Raums quasi ohne Verzögerung erleuchtet, was auch der Alltagserfahrung des Menschen entspricht. Ole Rømer konnte 1676 als erster zeigen, dass sich Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet. Michelson und Morley wiesen Ende des 19. Jahrhunderts erstmals besagte Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nach.

Zusammenfassender Vorschlag nach Rainald62 von JKrieger

Lichtgeschwindigkeit bezeichnet allgemein die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen in beliebigen Medien. Oft ist auch speziell die fundamentale Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c gemeint, deren Bedeutung weit über die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum hinausgeht.

Es wurde nachgewiesen, dass die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum unabhängig ist von der Geschwindigkeit ihrer Quelle, und laut dem Michelson-Morley-Experiment auch von dem Inertialsystem, in dem die Beobachtung erfolgt. Albert Einstein erkannte die Vakuumlichtgeschwindigkeit c als die maximale Geschwindigkeit, mit der Energie und Information in unserem Universum übertragen werden können und sich Masse bewegen kann. Daraus entwickelte er seine spezielle (SRT) und später die allgemeine Relativitätstheorie (ART). Nur Teilchen ohne Masse, wie die Photonen, bewegen sich mit dieser Grenzgeschwindigkeit. Alle massebehafteten Teilchen immer langsamer. Als Folge der SRT verbindet die Naturkonstante c, die vorher unabhängigen Konzepte Energie (E) und Masse (m) in der berühmten Äquivalenz von Masse und Energie E=mc². Auch Orts- und Zeitkoordinaten werden nun durch c zur Raumzeit zusammengefasst und als Vierervektor gemeinsam betrachtet.

Die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass man lange Zeit annahm, dass es einen Raum, in dem sich eine Lichtquelle befindet ohne jegliche Verzögerung an allen Stellen erfüllt, sich also instantan ausbreitet. Dass Licht etwas ist, das sich mit messbarer Geschwindigkeit bewegt, wurde erstmals von Ole Rømer im Jahr 1676 gezeigt, als er die Laufzeit des Lichts über den Durchmesser der Erdbahn bestimmte. Nach vielen immer genaueren Messungen wurde die Vakuumlichtgeschwindigkeit c schließlich auf exakt $299.792.458\;\mathrm {m/s}$ festgelegt. Somit ist die Längeneinheit Meter auf den entsprechenden Bruchteil der Strecke, die Licht in einer Sekunde zurücklegt festgelegt. Tatsächlich werden heute präzise Entfernungsmessungen direkt auf die Lichtgeschwindigkeit bezogen, z.B. beim Global Positioning System oder Laserentfernungsmessern.

Das Formelzeichen $c$ (von lateinisch celeritas, Schnelligkeit) wird in vielen Fällen auch für die abweichende Ausbreitungsgeschwindigkeit in Materialien (Medien) benutzt, wie Glas, Luft oder elektrische Leitungen. Daher wird im Zweifelsfall oft durch Wortzusätze deutlich gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Medium gemeint ist. Insbesondere wird für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auch $c_{0}$ verwendet.