Einsteins Postulate und Licht in der Rakete

Einsteins Postulate einfach erklärt:

1. Die Gesetze der Physik haben in allen Inertialsystemen die gleiche Form. Es gibt kein ausgezeichnetes Inertialsystem.
2. Licht breitet sich im Vakuum mit einer konstanten Geschwindigkeit c aus, unabhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle oder des Betrachters.

Highlight: Diese Postulate bilden die Grundlage der speziellen Relativitätstheorie.

Das Gedankenexperiment "Licht in der Rakete" veranschaulicht die Zeitdilatation:

• In einer bewegten Rakete wird ein Lichtsignal von einer Quelle zu einem Spiegel und zurück geschickt.
• Die Laufzeit wird sowohl von einem Beobachter in der Rakete als auch von einem außenstehenden Beobachter gemessen.

Beispiel: Für den Beobachter in der Rakete bewegt sich das Licht vertikal, während es für den außenstehenden Beobachter eine Zickzack-Bahn beschreibt.

Die Herleitung der Zeitdilatation zeigt, dass bewegte Uhren langsamer gehen:

Δt = Δt₀ / √(1-v²/c²)

Dabei ist Δt die Zeit im bewegten System, Δt₀ die Zeit im ruhenden System, v die Geschwindigkeit und c die Lichtgeschwindigkeit.

Highlight: Je schneller man sich bewegt, desto langsamer vergeht die Zeit.

Galilei- und Lorentz-Transformationen

Die Lorentz-Transformation einfach erklärt zeigt den Unterschied zur klassischen Galilei-Transformation:

Highlight: Die Lorentz-Transformation berücksichtigt relativistische Effekte bei hohen Geschwindigkeiten.

Vocabulary: Lorentzfaktor (γ) - Ein mathematischer Term, der die relativistische Zeitdilatation und Längenkontraktion beschreibt.

Die Geschwindigkeitstransformation und Zeitdilatation werden durch spezielle Formeln beschrieben, die den Lorentzfaktor berechnen.