Lichtbestimmung nach Fizeau < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:02 So 09.07.2006 | | Autor: | vivi |
| Aufgabe | "Als Strecke wählte er 8633 m. Das Zahnrad hatte 720 Zähne. Das Licht wurde von der Lichtquelle über den halbdurchlässigen Spiegel zwischen zwei Zähnen des Zahnrades hindurch auf den Spiegel gelenkt, dort reflektiert und gelangte durch die gleiche Lücke des Zahnrades hindurch auf den halbdurchlässigen Spiegel zum Auge des Beobachters. Wurde das Zahnrad in immer schnellere Umdrehungen versetzt, so trat bei einer Drehzahl von 12,6 Umdrehungen pro Sekunde eine Verdunklung auf. Das Licht hatte nun offenbar nicht mehr den Durchtritt durch die Lücke geschafft sondern traf auf einen Zahn des Zahnrades. Aus seinen Untersuchungsergebnissen ermittelte FIZEAU im Jahre 1849 einen Wert für die Lichtgeschwindigkeit von 313350 km. "
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Wie hat er das gemacht? Wie hat er von diesen Daten (720 Zähne; 12,6 Umdrehungen pro Sekunde und Entfernung 8633 bzw. 17266 m musste das Licht zurücklegen) auf 313350 km/s schließen? Wie kann man die Lichtgeschwindigkeit daraus errechnen (Rechnung)?
Danke für Ihre/eure Hilfe schon im voraus,
~Vivi~
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 00:12 Mo 10.07.2006 | | Autor: | pyro |
Hallo!
So jetzt kann ich auch endlich mal etwas beisteuern :)
Also, zuerst einmal hatte er eine Lichtquelle. Das Licht daraus fällt auf einen halbdurchlässigen Spiegel, dann durch das Zahnrad, auf einen normalen Spiegel und zurück durch das Zahnrad und den halbdurchlässigen Spiegel. Vereinfacht kannst du dir vorstellen dass das Licht durch das Zahnrad strahlt und (falls gerade eine Lücke da ist), nach den 8633 Metern auf einen Spiegel trifft und durch die gleiche Lücke wieder zurückfällt. Nun dreht sich aber das Zahnrad immer schneller. Bisher kommt das Licht durch dieselbe Lücke hin und wieder zurück, oder es ist grad ein Zahn da. Durch diesen Hell-Dunkel Wechsel sieht man ein Licht dass halbwegs hell ist.
Nun wird das Zahnrad beschleunigt. Auf einmal fällt das Licht durch die Lücke ein, bis es wieder zurück eintrifft ist aber ein Zahn da -> Dunkel. Anderer Fall: Es ist eine Lücke da, das Licht kommt gar nicht erst zum Spiegel. Es herrscht also Dunkelheit, kein Lichtstrahl schafft den Weg durch das Zahnrand und wieder zurück. Folglich legt das Licht die Strecke von 8633m*2 zurück und zwar in der Zeit, in der von Zahn auf Lücke gewechselt wird.
720 Zähne, 12,6 Umdrehungen pro Sekunde, also 1440*12,6 Wechsel zwischen Zahn und Lücke pro Sekunde = 18144 Wechsel pro Sekunde. Ein Wechsel benötigt also 1s/18144 = 5,511*10^-5 Sekunden. Das Licht legt also 17266 Meter in 1 Sekunde / 18144 zurück -> Das ergibt 313274304 Meter pro Sekunde.
Das Problem bei der Anordnung ist die Geschwindigkeit genau zu erkennen. Wenn man schneller dreht wird es ganz langsam wieder hell, man muss den Punkt treffen wo es perfekt dunkel ist. Die errechnete Geschwindigkeit liegt aber schon ziemlich gut in der Richtung, vor allem für die damalige Zeit.
Hoffe mal ich konnte dir helfen. Das Problem ist nur zu erkennen, dass bei der Geschwindigkeit kein bisschen Licht reflektiert wird.
Noch Fragen?
Suidakra
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:25 Mo 10.07.2006 | | Autor: | vivi |
Danke Pyro! Das hat mir sehr viel weitergeholfen! Vielen Dank! =)
~Vivi~
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