Was ist Zeit...

Hallo Harti,

Harti schrieb in Beitrag Nr. 1376-81:

Kann es nicht so sein, dass der Energieverlust bei sehr transparenten Medien so gering ist, dass er nicht messbar ist. Ich meine man könnte feststellen, dass bei weniger transparenten Medien ein Energieverlust auftritt, der als Erwärmung des Mediums feststellbar ist.

Ja, der Energieverlust ist gering, du könntest Recht haben. Aber es ist etwas anderes als bei weniger transparenten Medien, denn dort würde das Licht (zumindest teilweise) absorbiert ohne wieder emittiert zu werden. Im Falle transparenter Medien geht die Lehrmeinung aber davon aus, dass das Atom ein Photon absorbiert und anschließend - zwar mit Verzögerung, aber ohne Energieverlust - ein gleiches Photon wieder emittiert. Letzteres stellte ich in Frage und habe das in wie in Beitrag Nr. 1376-72 begründet.

Zitat von Harti:

Ich meine, man sollte zur allgemeinen Verständlichkeit dieser Aussagen noch mal darauf hinweisen, dass die Grundlage dieser Betrachtung das von Dir entwickelte vierdimensionale, geometrische Bewegungsmodell mit einer imaginären Zeitachse ist.
In der herkömmlichen Betrachtung sind Raum und Zeit getrennt und stehen in keiner Abhängigkeit von einander.

Die Vierdimensionalität der Raumzeit ist sicherlich nicht von mir erfunden … ;-)
Das was du als „herkömmliche Betrachtung“ beschreibst, ist die uralte, Newtonsche Sichtweise, die Raum und Zeit trennt. Die ist aber schon ziemlich lange passe´. Seitdem sich die SRT in vielfältigsten Experimenten bestätigt hat, können wir die Trennung von Raum und Zeit ad acta legen und davon ausgehen, dass die Raumzeit tatsächlich eine vierdimensionale Einheit ist. Auch wenn wir eine Bewegung also auf „herkömmliche“ Art (aber wissenschaftlich korrekt) beschreiben wollen, werden wir Raum und Zeit heute nicht mehr trennen können. Die Zeit eines bewegten Körpers vergeht real(!) langsamer und der Körper ist in Bewegungsrichtung real(!) verkürzt.

Neu bei meiner Interpretation ist nur die Vorstellung, dass man das gesamte von uns wahrgenommene „Schauspiel“ der Bewegung eines Körpers (also die Bewegung mit zugehöriger Zeitdilatation und Lorentzkontraktion) in Wahrheit als ein unverändertes vierdimensionales Objekt (Länge, Breite, Höhe, Dauer) betrachten kann, welches innerhalb der Raumzeit einfach eine andere Orientierung (Lage, Ausrichtung) einnimmt. Diese Betrachtung ist m.E. anschaulicher - und sie erklärt die Abhängigkeiten von Raum und Zeit sehr einfach dadurch, dass man auf ein in der Raumzeit gedrehtes Objekt eine andere Perspektive erhält, aus der der Körper eben nun eine andere Länge und eine andere Dauer trotz einer bspw. gleichbleibenden Breite und Höhe erhalten kann.

Zitat von Harti:

In Deinem vierdimesionalen Modell ändert sich allerdings die Richtung. Eine Raumachse (Bewegungsrichtung) kippt in Richtung Zeitachse.

Genau.

Zitat von Harti:

Die Kombination von Einfallswinkel und Brechungsindex der beteiligten Medien ist verwirrend.

Ein unendlicher Brechungsindex bedeutet für mich, das Medium ist lichtundurchlässig. Das Licht bewegt sich im Raum, der durch das Medium als Bezugssystem bestimmt wird, nicht mehr; bzw. es ist als Licht nicht mehr wahrnehmbar.



Die ursprüngliche Bewegung des Lichts (Photons) wird in eine periodische Bewegung eines Elektrons auf einer höheren Umlaufbahn umgewandelt (Absorption). Vollständige Übertragung der Energie des Lichts auf das Medium.

Ich würde mich hier zunächst von der Vorstellung lösen, dass lichtgetragene Energie immer mit Bewegung verbunden ist. Wenn z.B. ein Photon in einem Atom absorbiert wird, so wird mit diesem Photon ein Elektron „auf ein höheres Energieniveau angehoben“ (wie so ein Niveau aussieht, also ob sich da z.B. was dreht, wo sich das Photon nach der Absortion befindet, etc., weiß wohl keiner so richtig). Ich stelle mir vor, es wird so etwas wie eine Feder gespannt oder ein Stein wird vom Boden in eine gewisse Höhe angehoben. Die Feder kann nun wieder zurückschnappen oder der Stein zu Boden fallen - dann wird (theoretisch) dieselbe Energie wieder in Form des ursprünglichen Photons frei.

Man muss nun aber einen "hohen Brechungsindex" und die "Absorption" eines Photons (= Verschlucken des Lichts) strikt voneinander unterscheiden! Bei einem noch so hohen Brechungsindex wird Licht eben nur langsamer(!), aber ansonsten verlustfrei durch das Medium geleitet. Bei einer Absorption wird dagegen die Feder gespannt und sie bleibt es zunächst. Die Energie der gespannten Feder wird nicht in Form von Photonen gleicher Wellenlänge wieder abgegeben, sondern über bestimmte Umwege und Zwischenstationen schließlich in Atombewegung (Wärme) umgewandelt.

Eine Annäherung an einen unendlichen Brechungsindex bedeutet daher nur:

1. Änderung der Bewegungsrichtung eines Lichtstrahls um annähernd 90°;
2. Verminderung der Lichtgeschwindigkeit auf annähernd c=0

Zitat von Harti:

Demgegenüber bedeutet ein (annähernd) paralleler Eintritt des Lichts in die Oberfläche eines Mediums, dass das Licht gar nicht mehr eintritt. … Die Verbindung von Brechungsindex und Einfallswinkel ist allerdings verwirrend.

Ja. Aber vielleicht auch hierzu eine Analogie:

Ähnlich wie eine Masse die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen (sondern sich ihr nur annähern) kann, kann ein Lichtstrahl nicht mit dem maximalem Brechungswinkel gebrochen werden, sondern sich diesem nur annähern. Schließlich ist es ja genauso, wie du festgestellt hast: wenn das Licht parallel zum Medium läuft, kann es ja gar nicht mehr in das Medium eintreten…

Der bei der Lichtbrechung tatsächlich beobachtete Brechungswinkel ist deshalb von zwei Dingen abhängig:

1. Von der Dichte (Brechungsindex) des Mediums
2. Vom Einfallswinkel

Für jedes Medium gilt: Der beobachtete Brechungswinkel steigt von 0° (wenn ich das Licht senkrecht auf das Medium strahle) bis zu einem maximal möglichen Brechungswinkel (wenn ich das Licht seitlich mit immer flacherem Winkel bis hin zu dem Grenzfall einstrahle, bei dem der Strahl schließlich parallel zu Medium läuft und somit gar nicht mehr in das Medium eintreten kann.

Für den letzteren (Grenz)fall erreiche ich den maximalen Brechwinkel, der interessanterweise durch das Verhältnis der beiden Lichtgeschwindigkeiten (im und außerhalb des Mediums) bestimmt ist.

Wie wir im Raumzeitmodell weiter oben diskutiert hatten, kippt die Orientierungsrichtung eines vierdimensionalen Körpers in der Raumzeit z.B. um 45°, wenn der Körper 70% der Lichtgeschwindigkeit erreicht.

In Analogie wird ein Lichtstrahl mit einem maximalen Brechungswinkel von 45° gebrochen, wenn die Lichtgeschwindigkeit innerhalb des Mediums 70% der Lichtgeschwindigkeit außerhalb des Mediums beträgt.

Hallo Hilbert Raum,

Hilbert Raum schrieb in Beitrag Nr. 1376-68:

Ekin =
hv -
WA mit
h ... Pl. Wq
v (=c/λ) ... Strahlungsfrequenz, λ...Wellenlänge Strahlung
WA ... Austrittsarbeit
Ekin ... kin. E nach Austritt

nur, um Missverständnissen vorzubeugen . . .
mit v (vau) ist wohl der griechische Buchstabe ν (Ny) gemeint und steht in der Wissenschaft für die Frequenz. Nichts anderes ist schließlich c/λ.
Leider ist dieser Buchstabe sehr leicht mit dem lateinischen v (vau) zu verwechseln, welcher für die Geschwindigkeit steht.
Vielleicht ist es besser, für die Frequenz, wie in der Technik üblich, den lateinischen Buchstaben f zu verwenden, welcher auch den meisten Forenteilnehmern geläufiger sein dürfte.

mfg okotombrok

Hallo okotombrok,

du hast vollkommen recht, das suspekte Zeichen ist das Verhältnis von L-Geschw. zur Wellenlänge.
Ich hatte nur leider kein "ny" zur Hand..., damit wird's dann leicht zur velocity (zur Sicherheit hatte ich das Verhältnis
ja noch in Klammern angegeben).

Danke für die Aufmerksamkeit
Hilbert

Hallo Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-82:

Seitdem sich die SRT in vielfältigsten Experimenten bestätigt hat, können wir die Trennung von Raum und Zeit ad acta legen und davon ausgehen, dass die Raumzeit tatsächlich eine vierdimensionale Einheit ist. Auch wenn wir eine Bewegung also auf „herkömmliche“ Art (aber wissenschaftlich korrekt) beschreiben wollen, werden wir Raum und Zeit heute nicht mehr trennen können. Die Zeit eines bewegten Körpers vergeht real(!) langsamer und der Körper ist in Bewegungsrichtung real(!) verkürzt.

Da hast Du sicherlich recht. Das Problem ist nur, dass jede Geschwindigkeitsangabe (Strecke/Zeit) mit Ausnahme der Lichtgeschwindigkeit auf der Grundlage der überholten Vorstellung einer Trennung von Raum und Zeit erfolgt. Wer hat schon die Vorstellung mit Lichtgeschwindigkeit auf der Zeitachse durchs vierdimensionale Raumzeitkontinuum zu flitzen, wenn er auf dem Sofa sitzt.
Ich bin der Meinung, man muss die zwei Modelle zur Beschreibung von Bewegungen
"Trennung von Raum und Zeit im herkömmlichen, alltäglich verwendeten Sinn"
und
"Vereinheitlichung von Raum und Zeit in einem vierdimensionalen Modell ( Relativitätstheorien)"
auseinanderhalten, um die Dinge zu verstehen.

Zitat von Harti:

Die Kombination von Einfallswinkel und Brechungsindex der beteiligten Medien ist verwirrend.

Ich will ich versuchen, dies zu erläutern.

Die Brechung des Lichts erfolgt eigentlich beim Übergang von einem Medium in ein anderes Medium. Den Brechungsindex hat man nun für verschiedene Medien in der Weise festgelegt, dass er im Vakuum 1 ist und die Brechung des Lichts vom Vakuum in das jeweilige Medium den Brechungsindex darstellt. Damit ist der Brechungsindex eine Zahl, die die Abweichung des geradlinigen Verlaufs des Lichts im Vakuum zum abweichenden Verlauf im jeweiligen Medium angibt. Der Grund für die geänderte Richtung des Lichtverlaufs ist die geringere Geschwindigkeit in dem Medium. Ich gehe davon aus, dass für die Bestimmung des Brechungswinkels ein senkrechter Eintritt aus dem Vakuum in das jeweilige Medium vorgestellt wird; ansonsten könnte man keinen eindeutigen Brechungswinkel für ein Medium feststellen.

Bei einem schrägen Eintritt des Lichts von einem Medium in ein anderes muss man sich Klarheit darüber verschaffen, wie man das Bezugssystem für den Verlauf des Lichts annimmt und welche Bedeutung eine Veränderung des Einfallswinkels für die Position der beiden beteiligten Medien im Bezugssystem hat.

Ich nehme an, dass eine Veränderung des Einfallswinkels nichts anderes bedeutet als eine Veränderung der räumlichen Ausrichtung der beteiligten Medien im Bezugssystem und sich die stärkere Brechung daraus ergibt.

MfG
Harti

Hallo Harti,

auf der Seite des u.a. links ist erläutert, wie sich der Brechungswinkel in Abhängigkeit vom Einfallswinkel ändert: Ein Lichtstrahl wird nicht gebrochen, wenn er senkrecht auf das Medium Fällt (Einfallswinkel 0°). Anders dagegen, wenn der Lichtstrahl in einem Winkel zum Medium einfällt:

An dem auf Millimeterpapier gezeichneten Diagramm (etwa in der Mitte der Seite) ist schön dargestellt, wie sich der Brechungswinkel asymptotisch dem maximalen Brechungswinkel annähert, wenn der Einfallswinkel gegen 90° geht:

http://www.dieter-heidorn.de/Physik/VS/Optik/K04_Br...

Hallo Claus,

um mich schlau zu machen, habe ich in Wikipedia nachgesehen, was der Begriff Brechungsindex bedeutet. Dort habe ich Folgendes gefunden:
Der Brechungsindex ist eine dimensionslose physikalische Größe, also eine reine Zahl. Er gibt das Verhältnis der Vakuumlichtgeschwindigkeit zur Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts im jeweiligen Medium an.
Darum geht es bei Deinen Überlegungen jedoch nicht, da Du schreibst

Zitat:

wie sich der Brechungswinkel in Abhängigkeit vom Einfallswinkel ändert:

Erkennbar hat diese Frage nichts mit dem Brechungsindex zu tun, da dieser für jedes Medium konstant ist.
Für Luft(bodennah) beträgt er z.B. 1,000292 und für Wasser 1,33.

Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Lichts in verschiedenen Medien können deshalb nicht der Grund dafür sein, dass sich der Brechungswinkel in Abhängigkeit vom Einfallswinkel an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien ändert.

Dazu habe ich mich gefragt, welches ist das Bezugssystem, in dem der Lichtstrahl seine Richtung ändert ? Ist es vorstellbar, dass nicht die beiden Medien mit ihrer Grenzfläche das Bezugssystem bilden, sondern das Licht das Bezugssystem festlegt ? Wenn dem so wäre und man sich das absolute Bezugssystem des Lichts mit einem der beiden Medien verbunden vorstellt, wird durch eine Änderung des Einfallswinkels die räumliche Position der beiden Medien zueinander verdreht. Dies würde die Abhängigkeit des Brechungswinkels vom Einfallswinkel erklären.
Beim senkrechten Verlauf des Lichts von einem Medium ins andere hätten die beiden Medien im Bezugssystem die gleiche Richtung. Bei einer Änderung des Einfallswinkels drehen wir z.B. das Medium, aus dem das Licht kommt, mit dem Lichtstrahl in eine andere Richtung zum zweiten Medium.

Würden diese Überlegungen zu Deinen Feststellungen über die Abhängigkeit von Einfallswinkel und Brechungswinkel nicht besser passen, als der durch die Dichte eines Mediums begründete Brechungsindex ?

MfG
Harti

Hallo zurück, Harti,

tja - jetzt ist es mal wieder so weit: ich verliere den Faden - bzw. weiß kaum noch, was du ggf. kritisierst, in Frage stellst und warum - bzw. was dir nicht klar ist. :smiley28: (aber nicht - wie das smiley heißt - "lagweil", sondern eher "verwirrt sei" - dafür gibt´s aber anscheinend leider kein smiley)... Also - ich fasse einfach nochmal zusammen, was ich zur Diskussion stellen wollte und gehe dabei nochmal auf den Unterschied Brechungsindex/ Einfallswinkel ein:

Der Brechungsindex beschreibt, wie sich die Lichtgeschwindigkeit im Medium "verlangsamt". Je höher der Index umso langsamer wird das Licht im Medium. "Langsameres" Licht interpretierte ich (erstmal nur i.S. einer Vermutung) als - zeitliche(?) - Richtungsänderung der Bewegung des Lichts.

Frage:
Kann man diese Richtungsänderung des Lichts unter bestimmten Umständen auch als räumliche Richtungsänderung beobachten?

Antwort:
Ja - nämlich dann, wenn man den Einfallswinkel gegen 90° gehen lässt. Dann (und nur dann) wird das Licht beim Übergang in das Medium maximal gebrochen. Diese maximale Brechung entspricht dem Winkel, in welchem auch die zeitliche Richtungsänderung der Bewegung erfolgen müsste (sofern es eine solche denn überhaupt gibt).

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-88:

Hallo zurück, Harti,

tja - jetzt ist es mal wieder so weit: ich verliere den Faden - bzw. weiß kaum noch, was du ggf. kritisierst, in Frage stellst und warum - bzw. was dir nicht klar ist. :smiley28: (aber nicht - wie das smiley heißt - "lagweil", sondern eher "verwirrt sei" - dafür gibt´s aber anscheinend leider kein smiley)... Also - ich fasse einfach nochmal zusammen, was ich zur Diskussion stellen wollte und gehe dabei nochmal auf den Unterschied Brechungsindex/ Einfallswinkel ein:

Der Brechungsindex beschreibt, wie sich die Lichtgeschwindigkeit im Medium "verlangsamt". Je höher der Index umso langsamer wird das Licht im Medium. "Langsameres" Licht interpretierte ich (erstmal nur i.S. einer Vermutung) als - zeitliche(?) - Richtungsänderung der Bewegung des Lichts.

Frage:
Kann man diese Richtungsänderung des Lichts unter bestimmten Umständen auch als räumliche Richtungsänderung beobachten?

Antwort:
Ja - nämlich dann, wenn man den Einfallswinkel gegen 90° gehen lässt. Dann (und nur dann) wird das Licht beim Übergang in das Medium maximal gebrochen. Diese maximale Brechung entspricht dem Winkel, in welchem auch die zeitliche Richtungsänderung der Bewegung erfolgen müsste (sofern es eine solche denn überhaupt gibt).

Hi, Claus!

Nein, Claus, kann man nicht, denn das Licht wird gar nicht langsamer, die Zeitverzögerung ergibt sich aus der Häufigkeit der Wechselwirkung mit den Elektronen im Medium. Schau mal bei Richard Feynman nach, es gibt da eine Vorlesungsreihe über die QED, da wird das schön anschaulich erläutert.

Gruß

Henry

Hallo Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-88:

Also - ich fasse einfach nochmal zusammen, was ich zur Diskussion stellen wollte und gehe dabei nochmal auf den Unterschied Brechungsindex/ Einfallswinkel ein:

Mir ist im Verlauf der Diskussion klar geworden, dass man die zwei Phänomene im Hinblick auf ihre Ursachen getrennt betrachten muss:

1. Brechung des Lichts als Folge der Materialeigenschaft. Diese Materialeigenschaft (Dichte) wird durch den Brechungsindex beschrieben.
Der Brechungsindex wird als Verhältnis von Lichtlaufzeit im Vakuum zu Lichtlaufzeit durch ein Medium (Material) gebildet. Die Tatsache, dass das Licht durch ein Medium langsamer läuft als im Vakuum, kannst Du auf der Grundlage einer vierdimensionalen Bewegungsbetrachtung sicherlich als Richtungsänderung im Sinne von mehr Zeit weniger Strecke (langsamer) interpretieren.

@Henry Die Lichtlaufzeit durch ein Medium in seiner Gesamtheit dürfte unstreitig im Verhältnis zur Laufzeit im Vakuum verlängert sein, wohl durch die Wechselwirkungen. Zwischen den einzelnen Atomen mag die Lichtlaufzeit im Medium der Vakuumlichtgeschwindigkeit entsprechen.

2. Brechung des Lichts an der Grenze von zwei Medien, bei der eine Abhängigkeit zwischen Einfallswinkel und Brechungswinkel besteht.

Senkrechte Laufrichtung des Lichts zur Grenze zwischen zwei Medien (90°) hat keine, allein aus dem Einfallswinkel begründete Brechungswirkung. Eine Verkleinerung des Einfallswinkels im Verhältnis zur Grenzfläche (flacherer Einfall) führt zu einer stärkeren Brechung bis annähernd 90°.
Diese Richtungsänderung des Lichts hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Lichts in den Medien, weil die Geschwindigkeit des Lichts in den Medien allein durch den Brechungsindex des jeweiligen Mediums(seine Dichte) bestimmt wird.
Im räumlich vierdimensionalen Bezugssystem einer Bewegung ist die Brechung als Folge der Änderung des Einfallswinkels allein als Änderung einer räumlichen Richtung in eine andere räumliche Richtung zu interpretieren. Das Licht wird durch die Änderung des Einfallswinkels nicht verlangsamt.

In der realen Betrachtung (Versuch) sind die beiden Phänomene überlagert. Das kannst Du in dem von Dir mitgeteilten link unter 4.2,. Versuch 2 und dem dort für verschiedene Materialien dargestellten Diagramm erkennen.

Ich hatte mir in meiner vorherigen Äußerung noch Gedanken drüber gemacht, wie die Änderung des Brechungswinkels als Folge der Änderung des Einfallswinkels zu erklären ist, was die Ursache für den Zusammenhang zwischen Einfallswinkel und Brechungswinkel ist.
Dabei bin ich zu der Ansicht gekommen, dass nicht die Grenzfläche zwischen den Medien die Richtung für das Bezugssystem festlegt, in der die Bewegung des Lichts zu betrachten ist, sondern das (absolute) Licht selbst die Richtung des Bezugssystems bestimmt. Eine Änderung des Einfallswinkels würde dann nichts anderes bedeuten, als dass man die räumliche Orientierung der Medien zueinander ändert, den Verlauf der Grenzfläche im Verhältnis zur Richtung des (absoluten) Lichts ändert.

Die Brechung zu Ziff. 2. wäre dann ein Beleg dafür, dass das Licht (die elektromagnetische Wechselwirkung) das maßgebende Bezugssystem für die Betrachtungen von Bewegungen (Veränderungen in Raum und Zeit) ist.

Zitat:

Der Brechungsindex beschreibt, wie sich die Lichtgeschwindigkeit im Medium "verlangsamt". Je höher der Index umso langsamer wird das Licht im Medium. "Langsameres" Licht interpretierte ich (erstmal nur i.S. einer Vermutung) als - zeitliche(?) - Richtungsänderung der Bewegung des Lichts.

Sehe ich auch so, nicht nur als Vermutung.

Zitat:

Frage:
Kann man diese Richtungsänderung des Lichts unter bestimmten Umständen auch als räumliche Richtungsänderung beobachten?

Antwort:
Ja - nämlich dann, wenn man den Einfallswinkel gegen 90° gehen lässt. Dann (und nur dann) wird das Licht beim Übergang in das Medium maximal gebrochen. Diese maximale Brechung entspricht dem Winkel, in welchem auch die zeitliche Richtungsänderung der Bewegung erfolgen müsste (sofern es eine solche denn überhaupt gibt).

Insoweit meine ich begründet zu haben, dass der Brechung als Folge einer Änderung des Einfallswinkels des Lichts eine rein räumliche Änderung der Richtung des maßgebenden Bezugssystems zugrunde liegt, keine zeitliche Richtungsänderung, weil das Licht bei dieser Brechung nicht langsamer wird.

MfG
Harti

Hallo Claus,

in Ergänzung zu meinem letzten Beitrag habe ich mir noch die Frage gestellt, warum wird das Licht bei einem zur Grenzfläche zwischen zwei Medien senkrechten Einfall nicht gebrochen, wenn doch das Licht in den Medien mit verschiedenen Geschwindigkeiten läuft ?

Auch hier liegt der Grund darin, dass das Licht selbst die Richtung des Bezugssystems festlegt, in dem es sich bewegt. Da es sich in diesem System geradlinig bewegt, erfolgt keine räumliche Richtungsänderung, sondern nur eine Veränderung im raumzeitlichen System indem das Verhältnis von räumlicher und zeitlicher Bewegung (Geschwindigkeit) sich verändert.

Ich hoffe mal, ich habe meine Überlegungen verständlich machen können.

MfG
Harti

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-72:

Meine Kritik an der allgemeinen Lehrmeinung, der oben dargestellte Absorptions-/ Emissionsmechanismus sei Ursache für die geringere Lichtgeschwindigkeit im Medium, ist nun, dass aus oben dagelegten Gründen m.E. nicht nur Absorption (abnehmende Lichtmenge bzw. Intensität) beobachtet werden müsste, sondern dass sich auch die Frequenz des eingestrahlten Lichts mit dem Lauf durch das Medium ändern müsste (Linienverbreiterung) . Wird soetwas bei der Lichtleitung (z.B. in Glasfaserkabeln) tatsächlich beobachtet?

Hallo Claus,

trotz deiner sehr detaillierten und wirklich einfach gehaltenen Argumentation habe ich das Thema nicht genau verstanden. Vielleicht ist Folgendes eine Antwort auf deine Frage?

Zitat:

Lichtimpulse in Glasfasern, welche beispielsweise in der optischen Datenübertragung eingesetzt werden, erfahren auf Grund der Dispersion der Gruppengeschwindigkeit eine Verbreiterung während der Übertragung. Je geringer die Dauer eines Lichtimpulses ist, desto breiter ist sein Frequenzspektrum und desto ausgeprägter ist die Änderung der Impulsform, besonders auf langen Übertragungsstrecken (siehe Dispersion in Lichtwellenleitern).

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Dispersion_(Physik) (Abschnitt "Dispersion der Gruppengeschwindigkeit") (Leider wird im Link die letzte Klammer hinter "Physik" nicht markiert, deshalb muss der Link inkl. der Klammer hinter "Physik" in die Adresszeile des Browsers kopiert werden, sonst funktioniert er nicht.)
Weiterführender Link: http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter#Disp...

Ich bin mir allerdings überhaupt nicht sicher, ob dies die Antwort ist, oder ob mit dem Zitat etwas völlig anderes gemeint ist. Diese Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten nerven mich sowieso, weil ich da dauernd durcheinander komme.:smiley9:

Ich schlage vor, wir klären dies erst einmal. Vielleicht kann ich bis dahin dann auch deine Argumentation vollständig sicher nachvollziehen, bemühen tu ich mich jedenfalls.:smiley1:

Beste Grüße

Hallo Stueps,

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1376-92:

Vielleicht ist Folgendes eine Antwort auf deine Frage? ... (siehe Stueps Beitrag Nr. 1376-92)

Ich fürchte nein (obwohl ich von der ganzen Lichtleitertechnik ehrlich gesagt nicht viel verstehe :smiley17:.

Ich stelle mir z.B. folgende Frage: Wenn ein Elektron in einem Atom oder Molekül ein Lichtquant absorbieren soll, so geht das nur dann, wenn es für dieses Elektron (in dem betreffenden Atom/ Molekül) ein anderes Energieniveau gibt, dessen energetische Differenz zu dem vom Elektron gerade besetzten Energieniveau genau der Energie des jeweils eingestrahlten Photons entspricht. Andernfalls kann das eingestrahlte Photon nicht absorbiert werden.

Normalerweise sind Stoffe, die Licht absorbieren, deswegen farbig: Es wird z.B. weißes Licht mit verschiedensten Frequenzanteilen eingestrahlt, nur Photonen einer bestimmten Wellenlänge werden absorbiert, die restlichen Wellenlängen (also farbiges Licht) bleibt zurück.

Nehmen wir nun jedoch einen farblosen Lichtleiter an. Die gängige Vorstellung geht davon aus, die Photonen würden absorbiert und zeitverzögert wieder abgegeben. Meine Frage: Wo in dem transparenten Material (z.B. Glas) sind die hierfür notwendigen, verschiedensten Energieniveaus? Stoffe, in denen das ggf. möglich wäre, müssten solche ohne diskrete Niveaus sein, z.B. Metalle, in denen die Elektronen energetische "Bänder" besetzen. Metalle sind aber gerade deswegen nicht transparent: hier werden alle Photonen absorbiert und die Relaxation erfolgt durch irgendwelche (zumeist thermische) Übergänge, jedenfalls nicht so, dass ein Photon mit exakt derselben Wellenlänge wieder abgestrahlt würde, mit der es eingestrahlt wurde...

Meine zweite Kritik des Modells betrifft die m.E. unausweichliche Verbreiterung der Frequenz des eingestrahlten Lichts (Linienabsorption) zu einer Bandenemission durch die (mit der statistischen Betrachtung in Beitrag Nr. 1376-72 hoffentlich plausible) Erwärmung des Mediums. Hier stellte ich mir urspünglich die Einstrahlung einer monochromatischen Lichtwelle vor, welche bei zeitverzögerter Emission eine Frequenzverbreiterung erfahren müsste. Dies hat allerdings nichts mit der in deinem Beispiel angeführten chromatischen Aberation zu tun. Bei letzterer werden ja bereits bei der Einstrahlung verschiedenene Frequenzen vorausgesetzt, d.h. es wird mehrfarbiges Licht eingestrahlt. Die hier unterschiedlichen Frequenzen des eingestrahlten Lichts werden im Medium dann natürlich unterschiedlich stark verlangsamt bzw. gebrochen.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-93:

Hallo Stueps,

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1376-92:
Vielleicht ist Folgendes eine Antwort auf deine Frage? ... (siehe Stueps Beitrag Nr. 1376-92)

Ich fürchte nein (obwohl ich von der ganzen Lichtleitertechnik ehrlich gesagt nicht viel verstehe :smiley17:.

Hallo Claus, ich verstehe so gut wie gar nichts davon! Und ich merke immer mehr, wie wenig ich von dem Verhalten von Licht in Medien verstehe! Ich frage mich z.B. gerade, wie Photonen an Atomkernen gebeugt werden, oder ob überhaupt? Elektronen ohne erkennbare Ausdehnung beugen Licht vielleicht nur über ihren Wirkungsquerschnitt? Spielt der Zwischenraum zwischen Kern und Elektronen für die Beugung/Streuung der Lichtteilchen eine Rolle? Und der Abstand zwischen den einzelnen Atomkernen? Können Atomkerne auch Lichtquanten aufnehmen und wieder abgeben? Was passiert, wenn ein Lichtquant auf ein bereits angeregtes Elektron trifft? Fragen über Fragen, die ich mich im Gesamten außerstande sehe, zu beantworten.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-93:

Nehmen wir nun jedoch einen farblosen Lichtleiter an. Die gängige Vorstellung geht davon aus, die Photonen würden absorbiert und zeitverzögert wieder abgegeben. Meine Frage: Wo in dem transparenten Material (z.B. Glas) sind die hierfür notwendigen, verschiedensten Energieniveaus?

Dies ist für mich nach all deinen Schilderungen und Argumenten eine berechtigte Frage. Ich denke hier an ein sehr einfaches Beispiel: Tauche ich einen Stab in klares Wasser, erscheint der Teil des Stabes, der im Wasser ist, versetzt aufgrund der Lichtbrechung. Würden alle Photonen absorbiert und zeitverzögert wieder abgegeben, müsste man im Wasser nicht ein diffuses Etwas sehen, da die abgegebenen Photonen ja per Zufallsprinzip in alle Richtungen gestreut werden müssten? Wir sehen jedoch auch im Wasser einen Stab, der sich nicht vom Teil in der Luft unterscheidet. Dies könnte meiner Meinung nach ein klares Indiz sein, dass beim Durchgang von Licht durch ein transparentes Medium andere Prozesse für eine Verlangsamung des Lichtes die wesentliche Rolle spielen. Aber welche?:

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1376-72:

Meine Überlegung geht dahin, dass der Unterschied zwischen den beiden Energieformen "Licht" und "Materie" (die ja beide durchaus ineinander umwandelbar sind; Stichwort Massendefekt bzw. Paarbildung) vielleicht einfach in einer um 90° versetzten Bewegungsrichtung zu suchen ist.

Dann kommen wir wieder zu deiner ursprünglichen Frage: Vergeht für Licht in Medien Zeit? Und ich muss wieder auf den Fragen herumreiten, die sich sich aus deiner Frage ergeben: Wenn für Licht Zeit vergeht, haben dann Photonen eine Ruhemasse? Noch wichtiger: Gilt dann noch die Formel E= hf? Die Energie eines Photons kann m.E. dann nicht mehr nur allein über die Frequenz beschrieben werden, da c als Konstante ja nun obsolet ist. Folgt daraus, dass wir die Energie des Photons nun über die Formeln massebehafteter Teilchen beschreiben müssten? Denn mehr Beschreibungen fallen mir im Moment nicht ein. Aber ein Photon hat keine Ruhemasse, sonst ist es per Definition kein Photon. Aufgrund dieser Widersprüche, die sich meines Erachtens ergeben, weigere ich mich erst einmal, Photonen in Medien eine Eigenzeit zuzugestehen. Und deshalb muss ich deine Idee der versetzten Bewegungsrichtung von Licht in Medien erst einmal ablehnen. Aber nur dort lehne ich sie ab. Grundsätzlich, wie sie auf deiner Homepage zu finden ist, finde ich sie sehr beachtenswert. Auch, wenn ich sie im Moment noch immer eher intuitiv als plausibel empfinde.

Ich fürchte, ich bin im Moment als Diskussionspartner, der dir helfen kann, die Thematik voranzubringen, nicht gut geeignet. Mir wächst, schlicht gesagt, die ganze Thematik etwas über den Kopf. Also entschließe ich mich schweren Herzens, erst einmal aus dieser Thematik auszusteigen, und mich auf´s Mitlesen zu beschränken. Ich persönlich empfinde dies als besonders schade, da ich mich immer sehr sehr gern mit dir austausche! Such doch bitte demnächst gefälligst wieder ein Thema, wo ich mithalten und mich gut einbringen kann :lol:.

Beste Grüße