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Und sie addieren sich doch: v+c

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Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von Skeltek » 20. Okt 2018, 23:37

Hi,
mir kam eben der Gedanke, dass ja die Geschwindigkeit der Lichtquelle sich auf den Einschlagsort des Photons auswirkt. Also 'addieren' sich v und c zumindest in ihrer zueinander vertikalen Komponente (nicht aus Sicht des Bezugssystems der Quelle natürlich) - wobei 'addieren' hier wohl das falsche Wort sein dürfte.

Fläche1: |---Photonendetektor---|

Transit: ////Photon///

Fläche2: >---Photonenquelle--->

Hat man zwei parallele Flächen mit einem Photonendetektor und diametral gegenüber auf der zweiten Fläche die Photonenquelle welche die Photonen vertikal abstrahlt, dann trifft das Photon in der Regel genau gegenüber auf dem Schirm auf (in jedem Fall ist hier das Maximum).
Bewegt sich die Photonenquelle jedoch während dem Senden entlang ihrer Fläche nach rechts, so verschiebt sich auch der Aufschlagsort des Photons auf dem Detektor nach rechts.

Überträgt man diesen Gedankengang auf eine omnidirektional emmitierende Quelle, so werden bei bewegter Quelle mehr Photonen 'nach rechts' abgestrahlt als nach links. Somit treffen in der rechten Halbebene vom Abstrahlpunkt der Photonen mehr Photonen auf den Bildschirm als in der rechten Halbebene. Summiert man die Bewegungsvektoren aller Photonen auf, so haben diese als Menge betrachtet eine resultierende Geschwindigkeit nach rechts.
Dies kann man auf Teilchen (als Wellenpacket betrachtet) übertragen und eine Analogie der durch Beschleunigung verursachten Geschwindigkeitsänderungen zu der Bewegungsgeschwindigkeit einer Lichtquelle ziehen. Somit erhält man eine Vergleichbarkeit der Frequenzverschiebung der omnidirektional abgestrahlten Photonenmenge zu der Frequenzverschiebung bei der Wellenpacketbetrachtung von Teilchen.

Noch bezüglich des Doppelspalt-Experimentes:
Wie oben klar gezeigt, wirkt sich die zur Photonenflugrichtung vertikale Geschwindigkeit der Photonenquelle auf die Flugrichtung der Photonen aus. Dies führt als Konsequenz zu einer Verschiebung des Photonen-Auftreffpunktes auf dem Photodetektor-Schirm. Da beim Doppelspalt die Spaltwände nicht aus einer scharfen Kante sondern sich aus bewegenden aktiven als auch teils gegeneinander versetzten Teilchen bestehen (die Spaltwand ist nicht perfekt glatt und die Teilchen schwingen usw), ist eine teils zufällige Verteilung der Photonen auf dem Bildschirmzu erwarten.
Daher bin ich sehr an Material und Doppelspalt-Experimenten interessiert, welche vesuchen die oben genannten Effekte auszublenden.


Jedenfalls schleudert eine nach rechts bewegte Lichtquelle mehr Photonen nach rechts als nach links. Klar handelt es sich nicht um eine primitive klassisch-vektorielle Addition der Bewegungsvektoren. ich hielt die in Schulen weit verbreitete Vereinfachung, die Bewegung der Lichtquelle würde die Bewegungsvektoren der Photonen nicht beeinflussen, für zu naiv und irreführend, weshalb ich das obige mal schrieben wollte. Klar addieren sich Geschwindigkeiten der Photonen und derer Quelle - nur eben nicht klassisch. Der Vektorraum ist halt nur nicht kartesisch.


Nachtrag: Was auch ein mathmatisches Hilfsmittel/Kunstgriff sein kann ist: Obwohl in derselben Zeit mehr Photonen nach rechts als nach links geschleudert werden, sind die Photonen aus Sicht der Quelle im Durchschnitt äquidistant, was man als hübsche Veranschaulichung der Stauchung des Raums in Bewegungsrichtung und Dehnung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung bei relativistischen Geschwindigkeiten auffassen kann.

Schönen Gruß, Skel
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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von ralfkannenberg » 21. Okt 2018, 00:12

Skeltek hat geschrieben:
20. Okt 2018, 23:37
Obwohl in derselben Zeit mehr Photonen nach rechts als nach links geschleudert werden, sind die Photonen aus Sicht der Quelle im Durchschnitt äquidistant, was man als hübsche Veranschaulichung der Stauchung des Raums in Bewegungsrichtung und Dehnung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung bei relativistischen Geschwindigkeiten auffassen kann.
Hallo Skeltek,

ich habe Dich vermutlich nur missverstanden: zwar kenne ich die Längenkontraktion, aber mir ist kein Fall von "Längendilatation" bekannt. Es ist eher die Zeit, die so etwas macht ...


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von Herr5Senf » 21. Okt 2018, 01:13

Fangen wir doch ab 1905 an, dann die relativistische Aberration, die hat zwei "entgegensitzende" Bezugssysteme.

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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von Skeltek » 21. Okt 2018, 10:40

ralfkannenberg hat geschrieben:
21. Okt 2018, 00:12
ich habe Dich vermutlich nur missverstanden: zwar kenne ich die Längenkontraktion, aber mir ist kein Fall von "Längendilatation" bekannt. Es ist eher die Zeit, die so etwas macht ...
Sorry, ich wusste an der Stelle nicht genau wie ich es ausdrücken soll, vielleicht hatte ich auch einen Denkfehler. Dilatation hatte ich nicht gemeint, ich denke was ich meinte kann man eher etwas mit dem Verlust der Gleichzeitigkeit identifizieren.

Es ist ähnlich wie mit einem Zug, welcher sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegt. Obwohl aus Sicht der Zugmitte die Uhren am vorderen und hinteren Ende des Zuges dieselbe Uhrzeit anzeigen, so geht aus Sicht des ruhenden Beobachters die vordere Uhr nach und die hintere Uhr im Zug vor.
Auf das Beispiel mit der Lichtquelle übetragen: Aus Sicht des ruhenden Beobachters erreichen die nach links abgestrahlten Photonen den Rand eines Sphäroids(für die Lichtquelle selbst sieht dieses exakt Kugel-förmig aus) viel früher als die nach rechts abgestrahlten Photonen.

Aber ich glaube ich werd nochmal über das Beispiel nachdenken und es gegebenenfalls wieder heraus nehmen. Sollte mir mal merken dass ich übermüdet und angetrunken keine schweren Texte mehr schreiben sollte :-)
:beer:
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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von Herr5Senf » 21. Okt 2018, 15:26

Hallo Skeltek, wenn die Katze wieder weg ist :twisted: machma den Kugelblitz ohne Galilei an falscher Stelle
vielleicht ist dies naheliegend http://www.relativ-kritisch.net/blog/al ... iderspruch

Prost Dip

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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von Skeltek » 21. Okt 2018, 20:54

Witziger Link, wüsste jetzt aber nicht wo ich RT oder ähnliches verletzt haben sollte.
Die Photonenquelle bewegt sich ja, während die Photonen auf der expandierenden Sphäroid-Oberfläche unterwegs sind. Für den ruhenden Beobachter befindet sich die Photonenquelle nach einer gewissen Zeit nicht mehr in der Mitte der expandierenden Kugel, wohingegen die Photonenquelle selbst sich als in der Mitte befindlich wahrnimmt.

@ralfkannenberg: Hab nochmal drüber nachgedacht. Du hast Recht, dass es sich effektiv als zeitliches Phänomen äußert. Der stillstehende Beobachter wird nicht dieselbe Kugeloberfläche als 'gleichzeitig' wahrnehmen wie die bewegte Quelle.
Angenommen die Lichtquelle rauscht einige Zeit nach dem Aussenden der Photonen am ruhenden Beobachter vorbei:
Im selben Raumpunkt sieht der Beobachter sich nicht in der Mitte der Kugel, wohingegen die Lichtquelle sich immer noch in der Mitte zu befinden glaubt.
Der ruhende Beobachter müsste auf dieselbe Geschwindigkeit wie die Photonenquelle beschleunigen um sich selbst in der Mitte der Photonensphäre zu sehen: Effektiv wird der Raum vor ihm gestaucht, der hinter ihm gedehnt. Er nimmt nach dem Beschleunigen andere Raumpunkte als gleichzeitig wahr, wodurch er dann die spätere weiter rechts befindliche Wellenfront als gleichzeitig mit der früheren linken Wellenfront empfindet.

Lässt man den Beobachter in seinem ruhenden System und vergleicht man den Abstand der aus Photonenquellensicht äquidistanten Punkte vom ruhenden System aus, dann ist der Abstand dieser Punkte für den Beobachter kürzer als es die Photonenquelle selbst empfinden würde. Das wäre dann die klassische Längenkontraktion bewegter Körper. Zumindest sehe ich keine Widersprüche und bekomme auf der Zeichnung zumindest dieselben Schlussfolgerungen wie sie in der Standardphysik gängig sind.
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Re: Und sie addieren sich doch: v+c

Beitrag von seeker » 22. Okt 2018, 09:21

Skeltek hat geschrieben:
20. Okt 2018, 23:37
Noch bezüglich des Doppelspalt-Experimentes:
Wie oben klar gezeigt, wirkt sich die zur Photonenflugrichtung vertikale Geschwindigkeit der Photonenquelle auf die Flugrichtung der Photonen aus. Dies führt als Konsequenz zu einer Verschiebung des Photonen-Auftreffpunktes auf dem Photodetektor-Schirm. Da beim Doppelspalt die Spaltwände nicht aus einer scharfen Kante sondern sich aus bewegenden aktiven als auch teils gegeneinander versetzten Teilchen bestehen (die Spaltwand ist nicht perfekt glatt und die Teilchen schwingen usw), ist eine teils zufällige Verteilung der Photonen auf dem Bildschirmzu erwarten.
Daher bin ich sehr an Material und Doppelspalt-Experimenten interessiert, welche vesuchen die oben genannten Effekte auszublenden.
Ich glaube, das hast du schon eine Weile im Kopf. :)
Also die Sache ist soweit ich weiß die:
Zunächst einmal kann man solche Experimente statt mit einem Doppelspalt auch mit halbdurchlässigen Spiegeln und Polfiltern machen, usw.
Dann sollten wir uns vielleicht erst einmal den Einzelspalt und Lochblenden anschauen und was dort passiert, wenn man dort etwas durchschickt.

Wir können zwei unterschiedliche Effekte betrachten: Beugung und Streuung

https://de.wikipedia.org/wiki/Beugung_(Physik)
https://de.wikipedia.org/wiki/Streuung_(Physik)

Beugung sehen wir, wenn eine Welle durchgeht, Streuung, wenn Teilchen stoßen.

Wir könnten damit anfangen, das hier anzuschauen:

Optischer Spalt
https://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Spalt

Interferenz am Einzelspalt
https://physikunterricht-online.de/jahr ... nzelspalt/

Beugungsscheibchen
https://de.wikipedia.org/wiki/Beugungsscheibchen

Ganz wichtig ist hier die Breite des Spaltes, wie man sieht.
Die thermisch-molekulare Bewegung der Spaltkanten kann dabei auch einen Effekt auslösen, aber i.d.R. keinen allzu großen.
Soweit ich das im Moment sehe kann sie das Signal ggf. etwas verwischen, mehr nicht.

Ich denke, das kann man sich ähnlich vorstellen wie die thermische Verbreiterung von Spektrallinien, die ja eine endliche Breite haben, in erster Näherung/Betrachtung aber unendlich schmal sein sollten:
https://de.wikipedia.org/wiki/Spektrall ... onsprofile
Grüße
seeker


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Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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