Speziellen Relativitätstheorie & Michelson-Morley-Experiment einfach erklärt

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Alina Bernhard

3.10.2021

Physik

Spezielle Relativitätstheorie

Fächer

Physik

Elektromagnetismus

Elektromagnetische wellen

Elektrisches und magnetisches feld im nahbereich

Speziellen Relativitätstheorie & Michelson-Morley-Experiment einfach erklärt

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Die Michelson-Morley-Experiment einfach erklärt und die Postulate der speziellen Relativitätstheorie bilden die Grundlage für unser modernes Verständnis der Relativitätstheorie. Diese bahnbrechende Arbeit revolutionierte die Physik des 20. Jahrhunderts.

• Das Michelson-Morley-Experiment widerlegte die Existenz des Äthers als Ausbreitungsmedium für Licht
• Einsteins Postulate etablierten die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und die Gleichwertigkeit aller Inertialsysteme
• Die Lorentz-Transformation ermöglicht die Beschreibung von Bewegungen zwischen verschiedenen Bezugssystemen
• Zeitdilatation und Längenkontraktion sind wichtige relativistische Effekte bei hohen Geschwindigkeiten
• Praktische Anwendungsbeispiele verdeutlichen die Auswirkungen der Relativitätstheorie im Alltag

...

3.10.2021

1527

Physikklausur 30.09.24
Klausurthemen
4) Michelson-Morey - Experiment
-Aufbau (+ Sklaae)
-Durchführung
-Bedeutung des Athers
-Nachwels aurch

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Einsteins Postulate und Licht in der Rakete

Einsteins Postulate einfach erklärt:

Die Gesetze der Physik haben in allen Inertialsystemen die gleiche Form. Es gibt kein ausgezeichnetes Inertialsystem.
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.

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Galilei- und Lorentz-Transformationen

Die Galilei-Transformation beschreibt die Umrechnung von Koordinaten zwischen bewegten Bezugssystemen bei niedrigen Geschwindigkeiten:

x = x' + vt y = y' z = z' t = t'

Die Lorentz-Transformation hingegen berücksichtigt relativistische Effekte bei hohen Geschwindigkeiten:

x = γ $x' + vt'$ y = y' z = z' t = γ $t' + vx'/c²$

Dabei ist γ der Lorentzfaktor, der sich berechnet als: γ = 1 / √ $1-v²/c²$

Vocabulary: Der Lorentzfaktor γ beschreibt die relativistische Zeitdilatation und Längenkontraktion.

Die Lorentz-Transformation Herleitung führt zu wichtigen Konsequenzen der speziellen Relativitätstheorie:

Zeitdilatation: Δt = γ · Δt'
Längenkontraktion: L = L' / γ

Beispiel: Ein Raumschiff, das sich mit 0,8c bewegt, erscheint einem ruhenden Beobachter um 60% verkürzt.

Die Geschwindigkeitstransformation in der relativistischen Mechanik lautet:

u = $u' + v$ / $1 + u'v/c²$

Diese Formel verhindert, dass die Summe von Geschwindigkeiten die Lichtgeschwindigkeit überschreitet.

Highlight: Die Lorentz-Transformation ist fundamental für das Verständnis der speziellen Relativitätstheorie und ihrer Auswirkungen auf Raum und Zeit.

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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.

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Übungsaufgaben zur Relativitätstheorie

Praktische Anwendungen der Spezielle Relativitätstheorie Längenkontraktion und Zeitdilatation werden durch verschiedene Aufgaben demonstriert:

Example: Ein Meteor, der sich mit 0,50c relativ zur Rakete bewegt, demonstriert die relativistische Geschwindigkeitsaddition.

Highlight: Zwei Raumschiffe, die sich in entgegengesetzte Richtungen mit je 0,50c bewegen, verdeutlichen die Relativität der Geschwindigkeit.

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Zeitdilatation in der Praxis

Die Relativitätstheorie Formel zur Zeitdilatation wird in praktischen Beispielen angewendet:

Example: Eine 5-jährige Reise mit 0,84c führt zu unterschiedlichen Zeitabläufen auf der Erde und im Raumschiff.

Highlight: Die Zeitdilatation bewirkt, dass bewegte Uhren langsamer gehen als ruhende Uhren.

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Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

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Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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3. Okt. 2021

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Speziellen Relativitätstheorie & Michelson-Morley-Experiment einfach erklärt

Alina Bernhard

@alinabernhard_mmiy

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Einsteins Postulate und Licht in der Rakete

Einsteins Postulate einfach erklärt:

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

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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.

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Galilei- und Lorentz-Transformationen

Die Galilei-Transformation beschreibt die Umrechnung von Koordinaten zwischen bewegten Bezugssystemen bei niedrigen Geschwindigkeiten:

x = x' + vt y = y' z = z' t = t'

Die Lorentz-Transformation hingegen berücksichtigt relativistische Effekte bei hohen Geschwindigkeiten:

x = γ $x' + vt'$ y = y' z = z' t = γ $t' + vx'/c²$

Dabei ist γ der Lorentzfaktor, der sich berechnet als: γ = 1 / √ $1-v²/c²$

Vocabulary: Der Lorentzfaktor γ beschreibt die relativistische Zeitdilatation und Längenkontraktion.

Die Lorentz-Transformation Herleitung führt zu wichtigen Konsequenzen der speziellen Relativitätstheorie:

Zeitdilatation: Δt = γ · Δt'
Längenkontraktion: L = L' / γ

Beispiel: Ein Raumschiff, das sich mit 0,8c bewegt, erscheint einem ruhenden Beobachter um 60% verkürzt.

Die Geschwindigkeitstransformation in der relativistischen Mechanik lautet:

u = $u' + v$ / $1 + u'v/c²$

Diese Formel verhindert, dass die Summe von Geschwindigkeiten die Lichtgeschwindigkeit überschreitet.

Highlight: Die Lorentz-Transformation ist fundamental für das Verständnis der speziellen Relativitätstheorie und ihrer Auswirkungen auf Raum und Zeit.

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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.

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Übungsaufgaben zur Relativitätstheorie

Praktische Anwendungen der Spezielle Relativitätstheorie Längenkontraktion und Zeitdilatation werden durch verschiedene Aufgaben demonstriert:

Example: Ein Meteor, der sich mit 0,50c relativ zur Rakete bewegt, demonstriert die relativistische Geschwindigkeitsaddition.

Highlight: Zwei Raumschiffe, die sich in entgegengesetzte Richtungen mit je 0,50c bewegen, verdeutlichen die Relativität der Geschwindigkeit.

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Zeitdilatation in der Praxis

Die Relativitätstheorie Formel zur Zeitdilatation wird in praktischen Beispielen angewendet:

Example: Eine 5-jährige Reise mit 0,84c führt zu unterschiedlichen Zeitabläufen auf der Erde und im Raumschiff.

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Michelson-Morley-Experiment und Äthertheorie

Der Michelson-Morley-Experiment Aufbau bestand aus einer Lichtquelle, einem halbdurchlässigen Spiegel, zwei Spiegeln und einem Detektor. Monochromatisches Licht wurde in zwei Strahlen aufgeteilt, die senkrecht zueinander verliefen.

Highlight: Das Experiment sollte die Geschwindigkeit des hypothetischen Äthers bestimmen, der als Ausbreitungsmedium für Licht angenommen wurde.

Die Durchführung erfolgte in zwei Schritten: Zuerst wurden die Interferenzmuster gemessen, dann wurde der Aufbau um 90° gedreht und erneut gemessen. Man erwartete eine Verschiebung des Interferenzmusters aufgrund der Bewegung relativ zum Äther.

Ergebnis: Es konnten keine signifikanten Verschiebungen im Interferenzmuster festgestellt werden.

Dieses Michelson-Morley-Experiment Ergebnis widersprach der Äthertheorie und unterstützte letztendlich Einsteins Relativitätstheorie, die besagt, dass es kein absolutes Inertialsystem gibt und sich Licht im Vakuum unabhängig von der Geschwindigkeit der Quelle oder des Beobachters ausbreitet.

Definition: Der Äther wurde als ruhendes Inertialsystem betrachtet, das als Ausbreitungsmedium für Licht dienen sollte.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Stefan S

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Samantha Klich

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Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Marcus B

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Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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4.9+

21 M

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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