Das Ziel des Physikers Albert Abraham Michelson und des Chemikers Edward Morley war es die Existenz einer Bewegung der Erde durch einen Äthers mit Hilfe eines entsprechenden Versuchs zu beweisen. Die grundlegende Überlegung für den Aufbau des Experiments war die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls entgegengesetzt und in Richtung der Erdbewegung. In entgegengesetzter Richtung sollte die Geschwindigkeit des Lichtstrahls
+ = v c v l ;(Geschwindigkeit des Lichtstrahls ; Lichtgeschwindigkeit c; v
l
Geschwindigkeit der Erde durch den Äther v)
betragen und in Richtung der Bewegungsrichtung der Erde
− = c v v L
betragen.
Der Aufbau (siehe Abb.1.1) war somit klar. Ein Lichtstrahl wurde an einen halbdurchlässigen Spiegel in zwei Lichtstrahle geteilt, wobei der eine senkrecht zur Bewegungsrichtung der Erde und der andere parallel zur Bewegungsrichtung der Erde verlief. In einen bei beiden Lichtstrahlen gleichen Abstand wurden die Lichtstrahlen gespiegelt und wiederum auf den Halbspiegel geworfen. Dieser führte beide Lichtstrahlen zusammen, wodurch diese interferieren konnten. Es wurde ein Interferenzmuster erzeugt. Die ganze Apparatur wurde nun um 90° gedreht. Dadurch wurden die Strahlen vertauscht und es sollte sich somit das Interferenzmuster verschieben. Dieses sah jedoch genau so wie das erste aus. Das Michelson-Morley-Experiment war ein Fehlschlag. Eine Bewegung der Erde durch einen Äther konnte nicht nachgewiesen werden und somit auch nicht der Äther selber.
Albert Einstein - Relativitätstheorie
Matthias Freund
Inhalt:
1. Das Michelson-Morley-Experiment
2. Die spezielle Relativitätstheorie
2.1. Axiome der speziellen Relativitätstheorie
2.2. Kinematik und Relativität
2.2.1. Gleichzeitigkeit
2.2.2. Zeitdilatation
2.2.3. Lorentz-Kontraktion
2.2.4. Additionstheorem der Geschwindigkeiten
2.2.5. Lorentz-Transformation
2.3. Das Minkowski-Diagramm
2.3.1. Elemente des Minkowski-Diagramms
2.3.2. Zur Konstruktion von Minkowski-Diagrammen
2.4. Lichtgeschwindigkeit als höchste Geschwindigkeit
2.5. Dynamik und Relativität
2.5.1. Massenzunahme bei Geschwindigkeitserhöhung
2.5.2. Der Impuls in der Relativitätstheorie
2.5.3. Satz der Erhaltung der dynamischen Masse
2.5.4. Die kinetische Energie in der Relativitätstheorie
2.5.5. Zusammenhang zwischen Energie und Impuls
3. Einblick in die allgemeine Relativitätstheorie
3.1. Erkenntnisse der speziellen Relativitätstheorie
3.2. Mangel der Mechanik Newtons
3.3. Zusammenfassender Inhalt der allgemeinen Relativitätstheorie
3.4. Die relative Feldtheorie
4. Kritik an Einstein – Die Relativitätstheorie von Ljudmil Daskalow
4.1. Zweifel an Einsteins Relativitätstheorie
4.2. Definition von Licht
4.3. Der Fehler im Michelson-Morley-Experiment
4.4. Die spezielle Relativitätstheorie von Ljudmil Daskalow
4.5. Reflexion, Lichtdurchlässigkeit und Brechung atomistisch gedeutet
4.6. Massenverhältnis
5. Abbildungsverzeichnis
6. Auswertung
7. Quellen
1. Das Michelson-Morley-Experiment
Das Ziel des Physikers Albert Abraham Michelson und des Chemikers Edward Morley war es die Existenz einer Bewegung der Erde durch einen Äthers mit Hilfe eines entsprechenden Versuchs zu beweisen. Die grundlegende Überlegung für den Aufbau des Experiments war die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls entgegengesetzt und in Richtung der Erdbewegung.
[...]
Der Aufbau (siehe Abb.1.1) war somit klar. Ein Lichtstrahl wurde an einen halbdurchlässigen Spiegel in zwei Lichtstrahle geteilt, wobei der eine senkrecht zur Bewegungsrichtung der Erde und der andere parallel zur Bewegungsrichtung der Erde verlief. In einen bei beiden Lichtstrahlen gleichen Abstand wurden die Lichtstrahlen gespiegelt und wiederum auf den Halbspiegel geworfen. Dieser führte beide Lichtstrahlen zusammen, wodurch diese interferieren konnten. Es wurde ein Interferenzmuster erzeugt. Die ganze Apparatur wurde nun um 90° gedreht. Dadurch wurden die Strahlen vertauscht und es sollte sich somit das Interferenzmuster verschieben. Dieses sah jedoch genau so wie das erste aus. Das Michelson-Morley-Experiment war ein Fehlschlag. Eine Bewegung der Erde durch einen Äther konnte nicht nachgewiesen werden und somit auch nicht der Äther selber.
2. Die spezielle Relativitätstheorie
2.1. Maxime der speziellen Relativitätstheorie
Um den negativen Ausgang des Michelson-Morley-Experiments erklären zu können, stellte Einstein zwei Axiome auf:
1. Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit:
Das Licht breitet sich in ruhenden als auch in gleichförmig bewegten Inertialsystemen stets gleichförmig aus egal in welche Richtung dies geschieht. Die Lichtgeschwindigkeit wird somit auch nicht von anderen Geschwindigkeiten beeinflusst.
2. Relativitätsprinzip:
Allen Inertialsystemen liegen die gleichen Naturgesetze zu Grunde und sind somit gleichberechtigt. Physikalische Vorgänge der einzelnen Inertialsysteme sind zueinander relativ.
Einstein konnte somit den Ausgang des Michelson-Morley-Experiments erklären. Eine Verschiebung des Interferenzmusters konnte nicht erfolgen, da sich das Licht in jede Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreitet.
2.2. Kinematik und Relativität
2.2.1. Gleichzeitigkeit
In der Mechanik Newtons ging man von einer absoluten Zeit aus. Somit existierte auch eine absolute Gleichzeitigkeit. Nun ist zu betrachten wie sich das Phänomen der Gleichzeitigkeit in der Relativitätstheorie verhält. Dazu betrachten wir zwei Raketen, welche aneinander vorbeifliegen. Wenn beide Raketen in gleicher Höhe sind wird ein Lichtsignal in der Mitte der Raketen gestartet. Erreichen die Lichtsignale nun die Enden der Raketen, werden jeweilige Uhren an den Enden gestartet. Betrachtet man nun den Vorgang von dem Ruhesystem der ersten Rakete aus, so kann man erkennen, dass das Lichtsignal die Enden der ersten Rakete zur gleichen Zeit erreicht und somit die Uhren synchron laufen. Die andere Rakete fliegt mit einer Geschwindigkeit v vorbei. Dadurch erreicht das Lichtsignal die Enden der zweiten Rakete zu unterschiedlichen Zeiten. Somit laufen die Uhren nicht synchron. Betrachtet man nun den Vorgang von dem Ruhesystem der zweiten Rakete aus, so kann man erkennen, dass das Lichtsignal die Enden der zweiten Rakete zur gleichen Zeit erreicht und somit die Uhren synchron laufen. Des weiteren kann man erkennen, dass das Lichtsignal die Enden der ersten Rakete zu unterschiedlichen Zeiten erreicht und somit die Uhren nicht synchron laufen. Man kann also erkennen, dass es unmöglich ist Uhren von unterschiedlichen zueinander bewegten Inertialsystemen zu synchronisieren. Ein Ereignis, welches in einen Inertialsystem I als gleichzeitig erscheint, erscheint in einen anderen zum Inertialsystem I gleichförmig bewegten Inertialsystem I‘ als nicht gleichzeitig. Gleichzeitigkeit ist somit relativ. (siehe Abb.2.2.1.1)
2.2.2. Zeitdilatation
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Häufig gestellte Fragen zu Albert Einstein - Relativitätstheorie
Worum geht es in dem Michelson-Morley-Experiment?
Das Michelson-Morley-Experiment zielte darauf ab, die Bewegung der Erde durch einen hypothetischen Äther nachzuweisen, indem die Geschwindigkeit von Lichtstrahlen in verschiedenen Richtungen gemessen wurde. Das Experiment ergab jedoch keinen Beweis für die Existenz des Äthers.
Was sind die beiden Axiome der speziellen Relativitätstheorie nach Einstein?
Die zwei Hauptaxiome sind: 1) Das Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (Licht breitet sich in allen Inertialsystemen mit der gleichen Geschwindigkeit aus) und 2) Das Relativitätsprinzip (alle Inertialsysteme unterliegen den gleichen Naturgesetzen).
Was bedeutet Gleichzeitigkeit in der Relativitätstheorie?
In der Relativitätstheorie ist Gleichzeitigkeit relativ. Ereignisse, die in einem Inertialsystem gleichzeitig erscheinen, müssen in einem anderen, relativ dazu bewegten Inertialsystem, nicht gleichzeitig sein.
Was ist Zeitdilatation?
Die Zeitdilatation ist ein Phänomen, bei dem die Zeit in einem sich bewegenden Bezugssystem langsamer vergeht als in einem ruhenden Bezugssystem.
Was besagt die Lorentz-Kontraktion?
Die Lorentz-Kontraktion besagt, dass die Länge eines Objekts in Bewegungsrichtung für einen Beobachter, der sich relativ zu diesem Objekt bewegt, verkürzt erscheint.
Was ist das Additionstheorem der Geschwindigkeiten in der Relativitätstheorie?
Das Additionstheorem der Geschwindigkeiten beschreibt, wie sich Geschwindigkeiten in der Relativitätstheorie addieren, wobei die Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze berücksichtigt wird.
Was ist die Lorentz-Transformation?
Die Lorentz-Transformation ist eine mathematische Transformation, die die Koordinaten und die Zeit zwischen zwei relativ zueinander bewegten Inertialsystemen in Einklang mit der speziellen Relativitätstheorie umrechnet.
Was ist ein Minkowski-Diagramm?
Ein Minkowski-Diagramm ist eine grafische Darstellung der Raumzeit, die verwendet wird, um relativistische Effekte wie Zeitdilatation und Längenkontraktion zu visualisieren.
Was ist die Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit in der Relativitätstheorie?
Die Lichtgeschwindigkeit ist die höchste mögliche Geschwindigkeit im Universum und eine fundamentale Konstante in der Relativitätstheorie. Nichts mit Masse kann sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Was ist die Massenzunahme bei Geschwindigkeitserhöhung?
Die Massenzunahme bei Geschwindigkeitserhöhung ist der Effekt, dass die Masse eines Objekts mit zunehmender Geschwindigkeit aus Sicht eines ruhenden Beobachters zunimmt.
Was ist der Zusammenhang zwischen Energie und Impuls in der Relativitätstheorie?
In der Relativitätstheorie sind Energie und Impuls durch die berühmte Gleichung E=mc² verbunden, die besagt, dass Energie und Masse äquivalent sind.
Was ist die allgemeine Relativitätstheorie?
Die allgemeine Relativitätstheorie ist Einsteins Theorie der Gravitation, die besagt, dass Gravitation eine Krümmung der Raumzeit ist, die durch Masse und Energie verursacht wird.
Was sind Kritikpunkte an Einsteins Relativitätstheorie laut Ljudmil Daskalow?
Die im Text erwähnte Kritik von Ljudmil Daskalow an Einsteins Relativitätstheorie umfasst Zweifel an der Theorie selbst, eine eigene Definition von Licht, Kritik am Michelson-Morley-Experiment und eine alternative spezielle Relativitätstheorie.
- Quote paper
- Matthias Freund (Author), 2002, Einstein, Albert: Relativitätstheorie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/20051
