Was ist Lichtgeschwindigkeit?

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet. Im Vakuum hat sie den festen Wert (etwa ). In Materialien wie Luft, Wasser oder Glas ist Licht langsamer, weil diese Medien das Licht bremsen.

Warum wird Lichtgeschwindigkeit mit c abgekürzt?

Die Lichtgeschwindigkeit wird mit abgekürzt, weil sich als Standardsymbol für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eingebürgert hat. Das kommt aus dem Lateinischen von „celeritas“ und bedeutet „Schnelligkeit“. In Formeln steht deshalb meist für den festen Vakuumwert.

Was bedeutet ein großer Brechungsindex eines Mediums?

Ein großer Brechungsindex bedeutet, dass Licht in diesem Medium deutlich langsamer ist als im Vakuum. Der Zusammenhang ist , also wird kleiner, wenn größer wird. Konkret: Bei ergibt sich .

Warum ist Licht in Glas langsamer als in Luft oder Wasser?

Licht ist in Glas langsamer, weil Glas einen größeren Brechungsindex als Luft oder Wasser hat. Da gilt, führt ein größeres zu einer kleineren Lichtgeschwindigkeit. Mit hat Glas etwa , Wasser mit etwa .

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Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien

Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien? Alles Wichtige dazu erfährst du hier und im Video dazu!

Inhaltsübersicht

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien einfach erklärt

Die Lichtgeschwindigkeit variiert je nach Medium, durch das es sich bewegt. Deshalb ist die Geschwindigkeit des Lichts unterschiedlich, je nachdem, ob es sich in Glas, Wasser oder der Luft bewegt.

Wichtig dafür ist der Brechungsindex . Er gibt an, wie stark das Medium das Licht bremst, wenn es hindurchgeht. Die Formel für den Brechungsindex n lautet:

$n= \frac{c}{v}$

Hierbei steht c für die Vakuumlichtgeschwindigkeit von 299.792.458 m/s bzw. 299.792 km/s. Dahingegen steht v für die Geschwindigkeit des Lichts im Medium.

Mit den Brechungsindizes der Medien kannst du mit der umgeformten Formel die abgebremste Geschwindigkeit des Lichts berechnen.

$v = \frac{c}{n}$

Lichtgeschwindigkeit c Luft

In Luft ist dieser Brechungsindex für sichtbares Licht 1,00028. Daher bewegt sich Licht in Luft ungefähr 84 Kilometer pro Sekunde langsamer als im Vakuum.

$\frac{c}{1,00028} \approx 299.708\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

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Lichtgeschwindigkeit c in Wasser

In Wasser beträgt der Brechungsindex ungefähr 1,33. Die Geschwindigkeit des Lichtes reduziert sich somit auf ungefähr 225.407 Kilometer pro Sekunde.

$\frac{c}{1,33} \approx 225.407\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

Lichtgeschwindigkeit c in Glas

In Glas beträgt der Brechungsindex 1,5. Berechnest du das wie zuvor, erhältst du eine Geschwindigkeit von rund 200.000 Kilometer pro Sekunde.

$\frac{c}{1,5} \approx 199.861\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

Brechungsindex

Jetzt weißt du, wie du die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien mit dem Brechungsindex bestimmen kannst. Was dieser im Detail ist und wofür er sonst noch angewendet werden kann, erfährst du in diesem Video dazu!

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien — häufigste Fragen

(ausklappen)

Was ist Lichtgeschwindigkeit?

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet. Im Vakuum hat sie den festen Wert $c = 299{.}792{.}458\,\text{m/s}$ (etwa $300{.}000\,\text{km/s}$ ). In Materialien wie Luft, Wasser oder Glas ist Licht langsamer, weil diese Medien das Licht bremsen.
Warum wird Lichtgeschwindigkeit mit c abgekürzt?

Die Lichtgeschwindigkeit wird mit abgekürzt, weil sich als Standardsymbol für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eingebürgert hat. Das kommt aus dem Lateinischen von „celeritas“ und bedeutet „Schnelligkeit“. In Formeln steht deshalb meist für den festen Vakuumwert.
Was bedeutet ein großer Brechungsindex eines Mediums?

Ein großer Brechungsindex bedeutet, dass Licht in diesem Medium deutlich langsamer ist als im Vakuum. Der Zusammenhang ist $n = \frac{c}{v}$ , also wird kleiner, wenn größer wird. Konkret: Bei ergibt sich $v \approx \frac{300{.}000\,\text{km/s}}{1{,}5} \approx 200{.}000\,\text{km/s}$ .
Warum ist Licht in Glas langsamer als in Luft oder Wasser?

Licht ist in Glas langsamer, weil Glas einen größeren Brechungsindex als Luft oder Wasser hat. Da $v = \frac{c}{n}$ gilt, führt ein größeres zu einer kleineren Lichtgeschwindigkeit. Mit $n \approx 1{,}5$ hat Glas etwa $200{.}000\,\text{km/s}$ , Wasser mit $n \approx 1{,}33$ etwa $225{.}000\,\text{km/s}$ .

Optik verstehen

Die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien ist ein typisches Thema der Optik.

Wer sich mit Optik beschäftigt, vergleicht, wie sich Licht in verschiedenen Stoffen ausbreitet und wie sich Lichtstrahlen an Grenzen zwischen zwei Materialien verhalten.

So kannst du den Brechungsindex als Maß dafür einordnen, wie stark ein Material Licht aus Sicht der Ausbreitung „verlangsamt“.

Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.

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