Die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum ist eine fundamentale Konstante der Physik. Sie beträgt ebendies 299792458 Meter pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit wird oft als das Maximum angesehen mit dem sich Informationen ausbreiten können. Im Gegensatz dazu ist die Lichtgeschwindigkeit in Materie immer langsamer. Dies gilt sowie für Wasser als ebenfalls für Glas und andere durchsichtige Materialien. Im Wasser erreicht das Licht eine Geschwindigkeit von nur etwa 225․000 Kilometer pro Sekunde. Dies entspricht einer Reduktion der Geschwindigkeit um rund 25% im Vergleich zum Vakuum.
Zweifelsfrei existieren verschiedene Materialien die das Licht weiterhin oder weniger stark bremsen. Beispielshalber ist sie in Glasfaserkabeln um bis zu 30% langsamer. Diese Variationen in der Lichtgeschwindigkeit resultieren aus einer Wechselwirkung zwischen Licht und den Atomen im Material. Licht hat zwar keine Masse was es theoretisch nicht bremst, allerdings die Wechselwirkung mit Molekülen verursacht effektive „Pausen“. Während Licht durch ein Medium hindurch geht, kann man sagen—es hat gewisse Herausforderungen zu bewältigen.
Ein spannendes Konzept in dieser Diskussion ist die Brechzahl. Diese beschreibt – ebenso wie stark das Licht in einem Material gebrochen wird. Ein Wert größer als Eins zeigt, dass Licht dort langsamer ist als im Vakuum. In bodennaher Luft ist die Lichtgeschwindigkeit etwa um 0⸴28 Promille geringer. Hält man im Vergleich hierzu fest, dass sie in Wasser 225․000 km/s beträgt, wird deutlich—Licht nimmt sich Zeit um durch flüssige Substanzen zu reisen.
Ein Beispiel für extrem langsames Licht sind Bose-Einstein-Kondensate, ein Zustand der Materie der nur unter sehr bestimmten Bedingungen existiert. Lene Hau und ihr Team führten im Jahr 1999 bemerkenswerte Experimente durch, bei denen Licht auf rund 17 Meter pro Sekunde verlangsamt wurde. Dies stellte einen Durchbruch dar und hob die praktischen Bedingungen hervor, unter denen Licht „eingeschlossen“ werden kann.
Ein weiterer interessanter Effekt ist der Tscherenkow-Effekt. Tritt dieser auf wenn geladene Teilchen wie Elektronen sich schneller bewegen als das Licht in einem Medium, so wie Wasser. Diese Teilchen strahlen dann ein charakteristisches bläuliches Licht ab. Solche Effekte sind nicht nur faszinierend; sie finden praktische Anwendung in Teilchendetektoren und in Kernreaktoren wo Wasser als Moderator dient.
Zusammenfassend lässt sich sagen—die Lichtgeschwindigkeit ist im Wasser langsamer als im Vakuum. Jede transparente Materie verzögert Licht; das trifft auch auf die Vielzahl atmosphärischer Bedingungen zu. So bleibt die Lichtgeschwindigkeit nicht dauerhaft—sie variiert mit der Materie und der spezifischen Umgebung. Dies wird besonders deutlich – wenn Licht die Wellenlängen unterschiedlicher Farben durchquert. Der Effekt lässt sich auf eindrucksvolle Weise durch das Spielen mit Prismen beobachten. In der sich ständig verändernden Welt der Physik ist die Lichtgeschwindigkeit ein 🔑 zu vielen Geheimnissen um deren Verständnis die Neugier der Forscher unermüdlich kreist.
Lichtgeschwindigkeit im Wasser: Ein langsamerer Tanz als im Vakuum
Warum ist die Lichtgeschwindigkeit im Wasser langsamer als im Vakuum?