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Messung der Geschwindigkeit

Messung der Geschwindigkeit. Inhalt. Definition der Geschwindigkeit Messung der Lichtgeschwindigkeit Schallgeschwindigkeit Geschwindigkeit eines Geschosses. Geschwindigkeit. 2. Start. Messung der Geschwindigkeit. Ziel. „Geschwindigkeit = Weg/Zeit“.

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Presentation Transcript

  1. Messung der Geschwindigkeit

  2. Inhalt • Definition der Geschwindigkeit • Messung der • Lichtgeschwindigkeit • Schallgeschwindigkeit • Geschwindigkeit eines Geschosses

  3. Geschwindigkeit

  4. 2 Start Messung der Geschwindigkeit Ziel „Geschwindigkeit = Weg/Zeit“

  5. Versuch zur Messung der Licht Geschwindigkeit • Licht eines Lasers wird mit Hilfe eines Polarisators vertikal polarisiert und trifft auf eine „Pockelszelle“, einem elektrisch sehr schnell schaltbaren Polarisator, der für vertikal polarisiertes Licht undurchlässig ist • Mit einem elektrischen Impuls wird die Pockelszelle für 5 ns (5·10-9 s) auf Durchlass geschaltet, gleichzeitig startet die Zeitmessung im Oszilloskop • Das 5 ns lange Wellenpaket trifft auf einen halbdurchlässigen Spiegel, der einen Teil des Lichts reflektiert und in einen „Photomultiplier“ lenkt, der bei Ankunft des Lichts ein elektrisches Signal zum Oszilloskop sendet: Die erste Zeitmarke. • Licht, das durch den halbdurchlässigen Spiegel tritt, läuft zu einem Spiegel in 7,5 m Entfernung, dort wird es in Richtung Multiplier reflektiert. Bei Ankunft sendet der Multiplier das zweite Signal zum Oszilloskop: Die zweite Zeitmarke. • Die Differenz zwischen den Zeiten beider Marken ist die Zeit, die das Licht für 15 m Weg in Luft benötigt • Nach 1/1000 Sekunde wird ein neuer Puls gestartet, die Vorgänge in 2. bis 4. wiederholen sich, so dass auf dem Oszilloskop ein feststehendes Bild der Zeitmarken erscheint.

  6. 50 ns Polarisationsfilter Pockelszelle 7,50 m Laser Spiegel Halbdurchlässiger Spiegel Photomultiplier Intensität am Photomultiplier Zeit

  7. Die Lichtgeschwindigkeit: Eine Naturkonstante • Höchste Geschwindigkeit • Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen • Betrag c =299.792.458 m/s • Verändert sich nicht beim Übergang auf relativ zueinander bewegte Koordinatensysteme: Thema der „Speziellen Relativitätstheorie“ • Geschwindigkeit der Photonen • Massen nehmen bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit um den Faktor 1/ Wurzel(1-v2/c2) zu

  8. Weitere Versuche zur Messung der Geschwindigkeit • Geschoss - Geschwindigkeit • Versuch: Schallgeschwindigkeit

  9. Zusammenfassung • Die Geschwindigkeit ist ein Quotient, • Zähler: Weg, • Nenner: Zeit • Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen bzw. Photonen im Vakuum • Höchste Geschwindigkeit, c = 3 · 108 m/s • Nicht erreichbar mit Masse tragenden Teilchen

  10. finis 50 ns Polarisationsfilter Pockelszelle 7,50 m Laser Spiegel Halbdurchlässiger Spiegel Photomultiplier Intensität am Photomultiplier Zeit

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