Lichtgeschwindigkeit

c=299792458~\frac{\text{m}}{\text{s}} = 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}c=299792458ms=299792,5kmsc=299792458~\frac{\text{m}}{\text{s}} = 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (elektromagnetische Welle) im Vakuum.

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine grundlegende Naturkonstante in der gesamten Physik.


Formel

Die Lichtegeschwindigkeit (c) ist gleich die Strecke (s) durch die Zeit (t)

c=\frac{s}{t}c=stc=\frac{s}{t}

Einheit:

[c]=\frac{\text{m}}{\text{s}}[c]=ms[c]=\frac{\text{m}}{\text{s}}

Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht

Früher glaubte man irrtümlich, Licht könne sich mit unendlich großer Geschwindigkeit ausbreiten, da es wegen des sehr großen Zahlenwertes lange Zeit nicht möglich war, die Lichtgeschwindigkeit zu messen.

Heute weiß man, dass Licht eine Elektromagnetische Welle ist, welche sich mit einer bestimmten Ausbreitungsgeschwindigkeit fortbewegt.

Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Naturkonstante, die sich auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum bezieht.

c=299792458~\frac{\text{m}}{\text{s}} = 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}c=299792458ms=299792,5kmsc=299792458~\frac{\text{m}}{\text{s}} = 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}

Albert Einstein hat herausgefunden, dass die Lichtgeschwindigkeit eine unüberwindliche Geschwindigkeitsgrenze für alle Bewegungen im Universum darstellt.

Somit ist nichts schneller als Licht!

Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium

In einem Medium (Luft, Wasser, Glas, ...) ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts meist kleiner als Lichtgeschwindigkeit. Aufgrund der geringen Abweichungen wird aber meist kein Unterschied gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Medium gemeint ist.

Zum Rechnen kannst du also trotzdem immer die Konstante c verwenden.

Nicht verwirren lassen: Gelegentlich wird, wenn explizit die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gemeint ist, eine kleine 0 hinter das Formelzeichen geschrieben.

c_0c0c_0

Beispiele

Licht im Welltall

Auf der Erde ist die Laufzeit des Lichts, aufgrund der geringen Entfernungen, so kurz, dass wir Menschen das Licht so wahrnehmen, als wäre es "sofort da“.

Im Weltall sind die Entfernungen aber sehr viel größer. Die Erde ist ca. 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. Wie viele Minuten braucht das Licht, um von der Sonne zur Erde zu gelangen?

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

s=150\cdot10^6~\text{km} \\ c=299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}} s=150106 kmc=299792,5kmss=150\cdot10^6~\text{km} \\ c=299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

t= \: ?t=?t= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

c=\frac{s}{t}c=stc=\frac{s}{t}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

s=150 \cdot 10^6~\text{km}s=150106 kms=150 \cdot 10^6~\text{km}t=\frac{s}{c}=\frac{150\cdot10^6~\text{km}}{299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}}=500~\text{s}t=sc=150106 km299792,5kms=500 st=\frac{s}{c}=\frac{150\cdot10^6~\text{km}}{299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}}=500~\text{s}\frac{500~\text{s}}{60}=8,3~\text{min}500 s60=8,3 min\frac{500~\text{s}}{60}=8,3~\text{min}

Das Licht der Sonne braucht 8,3 min bis es die Erde erreicht.

Lichtjahre entfernt

Zur Beschreibung von großen Entfernungen benutzt man in der Astronomie die Längeneinheit: Lichtjahr (Lj). Das ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Wie viele Kilometer sind das?

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

t=365~\text{Tage} \\ c= 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}} t=365 Tagec=299792,5kmst=365~\text{Tage} \\ c= 299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

1~Lj= \: ?1Lj=?1~Lj= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

c=\frac{Lj}{t}c=Ljtc=\frac{Lj}{t}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

t=60s\cdot60\cdot24 \cdot 365= 31449600~\text{s}t=60s6024365=31449600 st=60s\cdot60\cdot24 \cdot 365= 31449600~\text{s}Lj= c \cdot t=299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}} \cdot 31449600~\text{s}= 9,4\cdot10^{12}~\text{km}Lj=ct=299792,5kms31449600 s=9,41012 kmLj= c \cdot t=299792,5~\frac{\text{km}}{\text{s}} \cdot 31449600~\text{s}= 9,4\cdot10^{12}~\text{km}9,4\cdot10^{12}~\text{km} = 9,4~\text{Billionen km}9,41012 km=9,4 Billionen km9,4\cdot10^{12}~\text{km} = 9,4~\text{Billionen km}

Ein Lichtjahr (Lj) beträgt 9,4 Billionen km.

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