Physik III, Optik
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1. Geometrische <strong>Optik</strong><br />
1.1 Ausbreitung von Licht und das Fermatsche Prinzip<br />
Wir gehen davon aus, dass sich Licht entlang von Bahnen mit einer bestimmten Geschwindigkeit<br />
bewegt. Die Bahnen ergeben sich aus dem Fermatschen Prinzip. Die Geschwindigkeit kann<br />
je nach Medium, in dem sich das Licht bewegt, verschieden sein. Dies führt zu dem Begriff<br />
des Brechungsindex.<br />
• Messung der Lichtgeschwindigkeit nach Fizzeau:<br />
Zwischen Zahnrad und Spiegel liegt eine möglichst große Wegstrecke, die das Licht um<br />
eine möglichst große Laufzeit verzögert. Die Quelle wird gerade verdeckt, wenn sich das<br />
Zahnrad während der Lichtlaufzeit um einen halben Zahn weiterdreht. Es gibt also eine<br />
bestimmte Rotationsgeschwindigkeit, bei der die Quelle für den Betrachter unsichtbar<br />
wird. Aus dieser Winkelgeschwindigkeit und der Wegstrecke zwischen Zahnrad und<br />
Spiegel lässt sich die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. (Zahlenbeispiel als Übung)<br />
Fizzeaus Ergebnis:<br />
c ' 3 · 10 8 m s<br />
Heute wird die Lichtgeschwindigkeit definiert als<br />
c := 299792458 m s<br />
Über die Realisierung der Sekunde durch Messen der Hyperfeinstruktur von Cäsium ist<br />
damit auch das Meter definiert. Die Lichtgeschwindigkeit ist in jedem Inertialsystem<br />
die gleiche. Der Wert der Naturkonstante c entspricht der Lichtgeschwindigkeit im<br />
Vakuum.<br />
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