Lichtgeschwindigkeit – Definition und Berechnung einfach erklärt
Erfahre, dass die Lichtgeschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit im Vakuum ist. Entdecke, wie Licht in verschiedenen Medien variiert und beeindruckende Beispiele wie die Entfernung zum Mars. Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!
Inhaltsverzeichnis zum Thema Lichtgeschwindigkeit
Lichtgeschwindigkeit im Überblick
Als Lichtgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der sich Licht im Vakuum ausbreitet.
- Die Lichtgeschwindigkeit
beträgt 
. - In der Physik gilt, dass sich nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. Sie ist die größtmögliche Geschwindigkeit.
Die Lichtausbreitung in Medien erfolgt mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Ausbreitung im Vakuum.
Quelle sofatutor.com
Lichtgeschwindigkeit – Definition
Die Geschwindigkeit, mit der sich Licht im Vakuum ausbreitet, ist die größtmögliche Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit wird Lichtgeschwindigkeit genannt. Die Lichtgeschwindigkeit ist damit eine grundlegende Konstante in der Physik. Sie besitzt das Formelzeichen und ist definiert als:
Licht legt also im Vakuum knapp 
in nur einer Sekunde zurück. Nichts kann sich schneller bewegen. In anderen Medien, zum Beispiel Wasser oder Luft, ist die Geschwindigkeit des Lichts etwas geringer.
Lichtgeschwindigkeit in der Praxis
Deutlich wird die Schnelligkeit des Lichts bei Gewittern. Donner und Blitz entstehen im exakt gleichen Moment, doch häufig sehen wir den Blitz schon Sekunden, bevor wir den Donner überhaupt hören. Das liegt daran, dass die Lichtgeschwindigkeit deutlich schneller ist als die Schallgeschwindigkeit.
Die folgende Tabelle zeigt, wie lange das Licht von der Erde bis zu verschiedenen Himmelskörpern benötigt.
| Strecke | Zeit |
|---|---|
| Erde – Mond | etwa  Sekunden |
| Erde – Sonne | etwa  Minuten |
| Erde – Mars | zwischen  und  Minuten |
| Erde – nächster Stern der Sonne (Proxima Centauri) | etwa  Jahre |
Lichtgeschwindigkeit in andere Einheiten umrechnen
Normalerweise wird die Lichtgeschwindigkeit in der Einheit 
angegeben. Wir können diese jedoch auch in die Einheiten 
und 
umrechnen. Wie das geht, schauen wir uns im Folgenden gemeinsam an.
Lichtgeschwindigkeit in
Da 
genau 
entspricht, müssen wir bei der Umrechnung von in die Einheit den Wert lediglich durch 
teilen. Damit das leichter geht, nehmen wir den gerundeten Wert von 
und erhalten:
Das entspricht dann also einer Geschwindigkeit von rund 
.
Lichtgeschwindigkeit in
Da eine Stunde 
Sekunden entspricht, müssen wir die Geschwindigkeit von 
mit erweitern und erhalten:
Im Vakuum bewegt sich Licht also mit einer Geschwindigkeit von rund 
.
Lichtgeschwindigkeit in anderen Medien
Bewegt sich das Licht in durchsichtigen Medien wie Luft, Wasser oder Glas, ist die Geschwindigkeit des Lichts langsamer als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und der Geschwindigkeit 
im anderen Medium wird durch den Brechungsindex 
angegeben.
Für Luft beträgt dieser Brechungsindex 
. Die Lichtgeschwindigkeit in der Luft beträgt also:
Der Brechungsindex von Wasser beträgt etwa 
. Somit ist die Lichtgeschwindigkeit im Wasser:
Der Brechungsindex von Glas beträgt etwa 
. Somit bewegt sich das Licht durch Glas mit einer Geschwindigkeit von:
Lichtgeschwindigkeit messen und berechnen
Die Lichtgeschwindigkeit lässt sich mit modernen Messgeräten messen. Es gibt verschiedene Experimente zur Ermittlung der Lichtgeschwindigkeit. Da jedoch häufig mit gerundeten Werten gearbeitet wird, sind die Ergebnisse ebenfalls nicht ganz genau.
Um die Lichtgeschwindigkeit zu berechnen, wird häufig das folgende Beispiel gewählt:
Wir stellen uns vor, dass auf dem Mond ein Spiegel installiert ist. Richten wir nun einen sehr starken Laser auf diesen Spiegel, sehen wir die Spiegelung nach 
Sekunden. Die Entfernung zwischen Erde und Mond beträgt etwa 
.
Mit der folgenden Formel können wir daraus die Lichtgeschwindigkeit berechnen:
Da das Licht die Strecke zwischen Erde und Mond zweimal zurücklegen muss (einmal von der Erde zum Mond und wieder zurück), müssen wir das beim Einsetzen in die Formel beachten. Die errechnete Lichtgeschwindigkeit beträgt:
Dieser Wert entspricht näherungsweise der Lichtgeschwindigkeit. Die Ungenauigkeiten kommen daher, dass mit gerundeten Werten gearbeitet wurde.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Lichtgeschwindigkeit
Als Lichtgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der sich Licht im Vakuum ausbreitet. Sie ist die größtmögliche Geschwindigkeit.
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt im Vakuum .
Im Vakuum bewegt sich Licht mit einer Geschwindigkeit von .
Wie schnell Licht sich bewegt, kommt auf das Medium an, in dem es sich bewegt. Im Vakuum bewegt sich Licht mit einer Geschwindigkeit von . In anderen Medien wie Luft, Glas oder Wasser bewegt es sich langsamer.
Licht benötigt für die Strecke von der Erde bis zur Sonne ungefähr Minuten.
Licht benötigt für die Strecke von der Erde bis zum Mond ungefähr Sekunden.
Da die Lichtgeschwindigkeit die größtmögliche Geschwindigkeit ist, kann sich nichts schneller bewegen. Auch die Schallgeschwindigkeit ist deutlich geringer. Aus diesem Grund sieht man bei Gewittern den Blitz, bevor man den Donner hört.