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.

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.