Zusammenfassung
Die klassische Physik des 19. Jahrhunderts forderte für jede Wellenausbreitung bzw. für den damit verbundenen Energietransport ein Medium. Dieses kann für akustische Wellen z. B. die Luft oder auch Wasser sein. Die Ausbreitung der Wellen erfolgt in jedem Medium mit einer spezifischen konstanten Geschwindigkeit.
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- 1.
In Gasen und Flüssigkeiten sind akustische Wellen sogenannte Longitudinalwellen, d. h., die schwingenden Moleküle werden in Richtung der Wellenausbreitung ausgelenkt. In Festkörpern existieren sowohl Longitudinalwellen als auch sogenannte Transversalwellen, bei denen die Auslenkung der Moleküle senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung erfolgt. Elektromagnetische Wellen wie z. B. das Licht sind Transversalwellen.
- 2.
Je stärker die Kopplung zwischen den Molekülen eines Mediums ist, desto größer ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen. Z. B. ist die Schallgeschwindigkeit in trockener Luft (bei 20 °C und 1013 hPa) 344 m/s und in Stahl (bei 20 °C) 5100 m/s.
- 3.
Ein Interferometer ist ein Gerät zur Beobachtung von Interferenzerscheinungen (Interferenzstreifen oder -ringen) bei der Überlagerung von Wellen und speziell von Licht. Im Interferometer wird einfallendes Licht durch einen Strahlteiler wie z. B. durch einen teildurchlässigen Spiegel in Lichtbündel aufgeteilt. Diese werden über verschiedene optische Wege gelenkt und schließlich wieder vereinigt. Durch die Wiedervereinigung bzw. Überlagerung der Lichtbündel entstehen die der Differenz zwischen den Lichtwegstrecken entsprechenden Interferenzmuster.
- 4.
Hier bedeutet „transmittieren“ das Hindurchgehen von Licht durch den teildurchlässigen Spiegel.
- 5.
In der Arbeit von H. A. Lorentz, „Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern“, Leiden 1895, wird der Faktor \(\sqrt{1-v^{2}/V^{2}}\) angegeben, wobei V die Lichtgeschwindigkeit ist. In der Veröffentlichung von H. A. Lorentz, „Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light“, Proceedings Acad. Sc. Amsterdam 6, 1904, S. 809, wird \(\frac{c^{2}}{c^{2}-w^{2}}=k^{2}\) gesetzt. k ist der Lorentz-Faktor, c die Lichtgeschwindigkeit und w die Translationsgeschwindigkeit. Für den Lorentz-Faktor k schreibt man heute meistens \(\gamma=1/\sqrt{1-v^{2}/c^{2}}\).
- 6.
Mit der Lorentz-Kontraktion hatte man unter Beibehaltung der Ätherhypothese eine Lösung für das Problem gefunden, das durch das unerwartete Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments entstanden war. Wenn sich nämlich aus der Sicht des ruhenden Äthersystems bzw. des absoluten Raums die Längen im bewegten Quellensystem parallel und antiparallel zur Bewegungsrichtung entsprechend verkürzen, kann bei Drehung des Interferometers keine Änderung des Interferenzmusters auftreten.
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Sonne, B., Weiß, R. (2013). Licht ist für alle gleich schnell – Der Weg zur Relativitätstheorie. In: Einsteins Theorien. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34765-8_2
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Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
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