Suchen
 
 

Ergebnisse in:
 


Rechercher Fortgeschrittene Suche

Die neuesten Themen
» Hans Seidel Stiftung - Banziana 2017
Sa Jun 17, 2017 11:20 pm von Andy

» Volkspolizist Fritz Fehrmann oder Tod unter dem Fallbeil
Sa Jun 17, 2017 10:54 pm von Andy

» Der Deutsche Einzelhandelstag
Sa Jun 17, 2017 10:32 pm von Andy

» Stern Combo Meissen
Sa Jun 17, 2017 10:13 pm von Andy

» Die Kulturanthropologie
Sa Mai 27, 2017 10:48 pm von checker

» Adolf Grimme
Sa Mai 27, 2017 10:39 pm von checker

» Die Anthropologie
Sa Mai 27, 2017 10:31 pm von checker

» Das 14-Punkte-Programm
Sa Mai 27, 2017 10:22 pm von checker

» Der Londoner Vertrag 1915
Sa Mai 27, 2017 10:05 pm von checker

Navigation
 Portal
 Index
 Mitglieder
 Profil
 FAQ
 Suchen
Partner
free forum
Juni 2017
MoDiMiDoFrSaSo
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

Kalender Kalender


Die Korpuskeltheorie

Vorheriges Thema anzeigen Nächstes Thema anzeigen Nach unten

Die Korpuskeltheorie

Beitrag  checker am So Feb 05, 2017 12:13 am

Die Korpuskeltheorie (auch Emissionstheorie oder ballistische Lichttheorie) ist eine vor allem Isaac Newton zugeschriebene physikalische Theorie, nach welcher das Licht aus kleinsten Teilchen oder Korpuskeln (Körperchen) besteht. Die Korpuskeltheorie wurde im 19. Jahrhundert durch die Wellentheorie des Lichtes abgelöst, jedoch werden dem Licht seit der Photonentheorie von Albert Einstein (1905) teilweise wieder auch korpuskulare Eigenschaften zugeschrieben.

Da die ursprüngliche Emissionstheorie mit dem Relativitätsprinzip und somit mit dem Michelson-Morley-Experiment verträglich ist, wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts solche Modelle erneut diskutiert und als Alternative zur Relativitätstheorie in Betracht gezogen. Jedoch wäre in der Emissionstheorie die Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit der Lichtquelle abhängig, was durch eine Reihe anderer Experimente eindeutig widerlegt wurde. Ebenso wurde niemals eine vollständig durchgearbeitete Theorie vorgelegt. Folglich kann die Emissionstheorie nicht mehr in Betracht gezogen werden.[1][2][3]

Bis zum 19. Jahrhundert

Es gibt in der Wissenschaftsgeschichte viele verschiedene Emissionstheorien. Bereits Pythagoras und Empedokles hatten Emissiontheorien der Sinneswahrnehmung entwickelt. Auch Augustinus bezeichnete den Sehvorgang als „Strahlenwurf aus unseren Augen“.[4] Zahlreiche Emissionstheorien sind entstanden und wieder in Vergessenheit geraten. Emissionstheoretiker waren zum Beispiel Sir Isaac Newton (1643–1727), Pierre Simon de Laplace (1749–1827), Jean-Baptiste Biot (1774–1862), Sir David Brewster (1781–1868).

Die Korpuskeltheorie des Lichts besagt, dass das Licht aus winzigen Teilchen bzw. Korpuskeln besteht, die von den leuchtenden Körpern mit großer Geschwindigkeit geradlinig ausgeschleudert werden, wobei die Lichtgeschwindigkeit abhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ist. Diese Theorie konnte sowohl die geradlinige Ausbreitung, wie auch die Reflexion des Lichtes erklären. Ebenfalls können verschiedene Farben durch Annahme verschiedener Größe der Lichtteilchen erklärt werden. Beugung, Brechung an Grenzflächen oder teilweise Reflexion bereiten allerdings Schwierigkeiten. Die Brechung wurde so erklärt: In größerem Abstand zu Grenzflächen sind die Lichtteilchen allseitig von (anderen) gleichartigen Teilchen umgeben und fliegen deshalb geradlinig. An der Grenzfläche zweier verschieden „dichter“, transparenter Stoffe werden die „Lichtteilchen“ unterschiedlich stark angezogen und ändern deshalb schlagartig die Flugrichtung. Damit verbunden war die Vermutung, dass das Licht im „optisch dichteren“ Medium schneller fliegt.[5] Erst viel später, nach 1820, wurde gezeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit im „optisch dichteren“ Medium kleiner ist als beispielsweise im Vakuum (snelliussches Brechungsgesetz). Obwohl also die Begründung für „optisch dichter“ falsch ist, wird dieser Ausdruck heute noch verwendet.

Einige Forscher zogen aus der korpuskularen Natur des Lichts weitergehende Schlüsse: Newton deutete bereits 1704 eine mögliche Ablenkung von Lichtstrahlen durch die Schwerkraft an, ohne jedoch die Ablenkung zu berechnen.[6][7] John Michell (1783)[8] und unabhängig von ihm Pierre-Simon Laplace (1796)[9] folgerten, dass derart massereiche Sterne vorstellbar seien, dass selbst das Licht ihnen nicht entkommen könnte, d. h., sie entwarfen eine Frühform eines Schwarzen Lochs. Schließlich (1801, veröffentlicht 1804) berechnete Johann Georg von Soldner die von Newton angedeutete Lichtablenkung, wobei er den Wert von 0,84″ erhielt,[10] was allerdings nur im Rahmen der Newtonschen Gravitationstheorie korrekt ist. Zur Ermittlung des korrekten Werts muss die aus der allgemeinen Relativitätstheorie folgende Raumkrümmung berücksichtigt werden, wodurch sich der Newtonsche Wert verdoppelt, wie Albert Einstein errechnete. Diese Voraussage wurde experimentell vielfach bestätigt.

In der Frage, ob denn die von Christiaan Huygens (1690) begründete, auf den Äther basierende Wellentheorie des Lichtes oder die Korpuskeltheorie richtig sei, siegte vorerst Newton. Im 19. Jhd. wurde Newtons Modell allerdings vor allem durch die Arbeiten von Thomas Young (1800), Augustin Jean Fresnel (1816), und James Clerk Maxwell (1865) überwunden und die Wellentheorie schien bewiesen zu sein. Dies folgte einerseits aus der Tatsache, dass Effekte wie Brechung und Beugung (insbesondere in Form des Poisson-Flecks) mittels der Wellentheorie sehr viel einfacher erklärt werden konnten, während im Rahmen der Korpuskeltheorie immer wieder Hilfshypothesen eingeführt werden mussten. Ebenso die Übereinstimmung in der Lichtgeschwindigkeit verschiedener Lichtstrahlen sprach für das Wellenmodell. Entscheidend war jedoch die bereits oben erwähnte Voraussage der Korpuskeltheorie, wonach Licht in dichteren Medien schneller sein müsste als in weniger dichten. 1850 konnte Léon Foucault erstmals mittels der Drehspiegelmethode die Lichtgeschwindigkeit in Medien ermittelt, und fand heraus, dass sie in Luft größer war als in Wasser, was den Voraussagen der Wellentheorie entsprach. Dies wurde als endgültige Widerlegung der Korpuskeltheorie aufgefasst.[11][12][5]

Seit der Photonentheorie von Einstein (1905) werden dem Licht teilweise wieder auch korpuskulare Eigenschaften zugeschrieben, jedoch besitzen Photonen gemäß der Relativitätstheorie keine Ruhemasse, sondern lediglich Energie und Impuls. Im Rahmen der Quantenmechanik wird auch vom Welle-Teilchen-Dualismus gesprochen.
20. Jahrhundert

Emissionstheorien beruhen gewöhnlich auf der Annahme, dass sich das Licht ausschließlich in Bezug zur Lichtquelle konstant mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Im Gegensatz zur (stationären) Äthertheorie, wonach sich Licht konstant in Bezug zum Äther ausbreitet, und im Gegensatz zur speziellen Relativitätstheorie (SRT), wonach sich Licht konstant in allen Inertialsystemen ausbreitet. Daraus folgt, wie in der ursprünglichen newtonschen Korpuskeltheorie, dass die Lichtgeschwindigkeit abhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ist. Der Wechsel des Inertialsystems erfolgt durch die Galilei-Transformation, wodurch das klassische Relativitätsprinzip erfüllt wird.[13] Das heißt, im Gegensatz zur Äthertheorie ist bei der Emissionstheorie ausschließlich die Relativbewegung von Quelle und Empfänger für den Dopplereffekt f E = f Q ( 1 ± v c ) {\displaystyle f_{E}=f_{Q}\left(1\pm {\tfrac {v}{c}}\right)} f_{E}=f_{Q}\left(1\pm\tfrac{v}{c}\right), als auch für die Aberration verantwortlich. Ähnliche Überlegungen wurden gelegentlich auch auf elektromagnetische Wellen übertragen, nicht nur auf Teilchen, wobei aber unterschiedliche Vorstellungen über die Quellenabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit einflossen.[14]

Da eine Emissionstheorie im Gegensatz zur Äthertheorie das klassische Relativitätsprinzip nicht verletzt und somit mit den erfolglosen Ätherdriftexperimenten (wie dem Michelson-Morley-Experiment) verträglich ist, wurde sie zu Beginn des 20. Jahrhunderts als Alternative zur lorentzschen Elektrodynamik und der SRT wieder in Betracht gezogen. Dies geschah vor allem deswegen, um die mit der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen einhergehende radikale Änderung des Verständnisses von Raum und Zeit zu vermeiden. Albert Einstein selbst zog vor 1905 eine Emissionstheorie in Erwägung, jedoch verwarf er sie noch vor 1905, da er sie als unverträglich mit den gewonnenen Erkenntnissen der Elektrodynamik ansah.[15][3][2]

Während das Licht sich in den meisten Emissionsmodellen konstant in Bezug zur ursprünglichen Lichtquelle ausbreitet, gab es unterschiedliche Vorstellungen, was überhaupt als Lichtquelle zu bewerten ist und ob auch Spiegel dazu gezählt werden dürfen. Daraus entwickelten sich verschiedene kinematische Varianten von Emissionstheorien[13][1]:

Licht breitet sich ausschließlich konstant in Bezug zur ursprünglichen Lichtquelle aus, unabhängig davon, ob es später an einem Spiegel reflektiert wird. Das heißt, das Zentrum der sphärischen Welle bewegt sich immer mit derselben Geschwindigkeit wie die ursprüngliche Lichtquelle. Dieses Modell wurde durch Walter Ritz 1908 vorgeschlagen, und galt als die am weitesten entwickelte Emissionstheorie.[16]
Jeder Körper ist als neue Lichtquelle zu betrachten. Das heißt, ein Spiegel, der von einem Lichtstrahl getroffen wird und diesen reflektiert, fungiert als neue Lichtquelle, relativ zu dem sich das Licht nun konstant mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Licht breitet sich also als eine sphärische Welle aus, dessen Zentrum sich mit der Geschwindigkeit des jeweils letzten Körpers bewegt, von dem das Licht zuletzt reflektiert wurde. Dieses Modell wurde von Richard C. Tolman 1910 vorgeschlagen (wobei Tolman selbst Einsteins Relativitätstheorie bevorzugte).[17]
Licht, welches von einem Spiegel reflektiert wird, breitet sich von nun an mit der Geschwindigkeit des Spiegelbildes der ursprünglichen Quelle aus. (Diese Theorie wurde von Stewart 1911 vorgeschlagen).[18]
Eine Modifikation der Ritz-Tolman-Theorie wurde von Fox (1965) eingeführt. Dieser argumentierte, dass auch die Extinktion (also Absorption, Streuung, und Emission des Lichtes innerhalb eines durchquerten Mediums) berücksichtigt werden muss. In der Luft wäre die Extinktionslänge für sichtbares Licht nur 0,2 cm. Nach dieser Entfernung würde die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr konstant zur Quelle, sondern konstant zum Medium sein (wobei Fox selbst Einsteins Relativitätstheorie bevorzugte).[1]

Keiner dieser Modelle war jedoch vollständig durchgearbeitet, deswegen wurden sie von der Fachwelt niemals als ernsthafte Alternative zur SRT in Betracht gezogen. Insbesondere wurde ihrer grundlegende Vorhersage, nämlich der Abhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Quellengeschwindigkeit, experimentell vielmals widerlegt (s. folgenden Abschnitt).

Dazu weiteres im Link:

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

avatar
checker
Moderator
Moderator

Anzahl der Beiträge : 32391
Anmeldedatum : 03.04.11
Ort : Braunschweig

Benutzerprofil anzeigen

Nach oben Nach unten

Vorheriges Thema anzeigen Nächstes Thema anzeigen Nach oben


 
Befugnisse in diesem Forum
Sie können in diesem Forum nicht antworten