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Hey, ich bins Destin. Willkommen zurück zu Smarter Every Day. Wusstest du, das in den 60er und 70er Jahren,
als die Astronauten in der Saturn-5-Rakete zum Mond flogen,
sie Experimente auf der Oberfläche des Mondes hinterließen? In der Tat gibt es eines, das noch heute da ist,
und es ist noch in Betrieb. Und wir kriegen immer noch Messdaten davon. Aber bevor ich das erkläre,
Muss ich mal auf Toilette.
Hier, wo zur Hochschule ging teilten wir dieses Gebäude mit der NASA, was interessant ist, denn jedes Mal, wenn ich
im Bad meine Hände wasche, denke ich an den Mond.
An einer Wand haben wir einen Spiegel, und an der anderen Wand haben wir einen Spiegel und sie sind parallel.
Das erzeugt interessante Effekte, aber worüberl ich heute sprechen
will ist hier. Schau dir das an. Egal wo man im Raum ist,
man sieht das Kameraobjektiv immer in der Ecke der zwei Spiegel.
Das hat eine große Bedeutung für die NASA Experimente auf dem Mond. Das ist so wichtig,
dass ich Henry von MinutePhysics gebeten habe, es euch zu erklären. Seht's euch an.
(Henry) Einen Winkelreflektor wie dieser ist ein geniales und elegant
einfaches Gerät. Es nutzt die Tatsache, dass ein Spiegel in einer Richtung spiegelt.
Mit einem zweiten Spiegel kann man die Spiegelung wieder rückgängig machen.
Aber wenn der zweite Spiegel um 90 Grad zum ersten steht, wird die Spiegelung
um 180 Grad gedreht. Also, wenn man einen Lichtstrahl
in einen Winkelreflektor sendet, wird er - unabhängig von seiner Richtung
und unabhängig von der Orientrierung des Winkelreflektors - immer um 180 Grad gedreht,
also entgegengesetzt zum Eingangsstrahl wieder heraus kommen. (Destin) Hier kann man sehen, dass mein Name auf der Kamera
gespiegelt ist. Aber wenn ich hier auf die Ecke filme,
sieh dir das an. Man kann es lesen. Man kann es vermutlich besser an meinem T-Shirt sehen.
Man kann es nicht lesen. Jetzt schon. Der Grund ist, man sieht eine Spiegelung der Spiegelung.
Aber sieh dir das an. Wenn ich die Kamera nach oben kippe,
stimmt die Ausrichtung nicht mehr. Ich kann die Kamera nicht mehr sehen. Nun, das zeigt mir, dass ich nicht
in einer echten Gegenrichtung des Lichts bin, wie er versuchte mir zu erklären. (Henry) Der Grund ist, dass diese Spiegel
nur in den beiden horizontalen Richtungen spiegeln. Es gibt keinen Spiegel, für die
senkrechte Richtung. Mit einem dritten Spiegel in einem rechten Winkel wird alles
drei Mal gespiegelt, so dass der Name wieder spiegelverkehrt ist.
Aber wenigstens kann man die Kamera oder Augen jetzt frei bewegen
und solange man noch alle drei Spiegel sieht, wird man eine Spiegelung von sich selbst
in der Mitte sehen. Mathematisch: Wenn man einen Vektor umkehren will, muss man jede seiner Komponenten umkehren,
und so braucht man drei Spiegel um eine vollständige Retroreflexion in 3D zu bekommen.
Einen Spiegel für jede Dimension. (Destin) Oh. Das ist wie die Reflektoren auf der Straße.
Wenn man ganz genau auf diesen schaut - den meine Frau mit dem Rasenmäher traf, erkennt man
winzig kleine Winkelreflektoren. (Henry) Genau! Aber die sind nicht perfekt.
Mit Absicht, denn ein genauer Winkelreflektor würde das Licht zurück
in den Autoscheinwerfer und nicht die Augen senden. (Destin) Ohh! Ich habe zufällig
eine Anordnung von hochpräzisen Winkelreflektoren hier bei mir in Deutschland. Und wer ist das?
Es ist Johan, der Laser Mann aus den Niederlanden. Du erinnerst dich an ihn, oder?
Dieser Winkelreflektor ist so präzise,
Ich kann es hier auf diese Brücke stellen, zur nächsten Brücke gehen,
es mit einem Laser beleuchten, und ich werde immer noch eine Reflexion bekommen, obwohl es schneit.
Was machst du Johan?!
(Johan) Ich wärme meiner Laser. (Destin) [lacht] Okay.
Und ah .. Warum tust du das? - Um ihn auf die richtige Temperatur zu bekommen.
Denn es ist sehr temperaturempfindlich. - Oh OK. Okay kannste du den
Reflektor anstrahlen? Da ist es. Eindeutig, du kreigst
eine Reflexion. Wie weit ist das? Vielleicht 500 Meter? - 350
- Woher weißt du das? - Ich habe *** gezählt. [Lacht]
- OK, so ist hier die Frage. Wenn Johan eine wirklich gute Reflexion
auf 350 Meter Entfernung im Schnee mit einem Hand-Laser bekommt,
den er mit wärmen muss um ihn am Leben zu halten, was können wir mit einem
hochpräzisen Laser-Reflektor auf dem Mond machen.
Das hat die Apollo-Mission tatsächlich gemacht. Welche waren es? Apollo... - 11, 14 und 15.
- Apollo 11, 14 und 15. Sie stellten Winkelreflektoren auf den Mond,
und nutzen sie immer noch für Experimente bis heute.
(Henry) Genau. Experimente wie die Überwachung der Entfernung zum Mond. Misst man die Zeit, die ein Photon braucht
um zum Mond und zurück zu kommen, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit und teilt durch zwei,
kann man die Strecke zum Mond auf Zentimeter berechnen. (Destin) Genau Henry.
Also, wenn man den Mond mit einem Laser beschießt...
2,56 Sekunden später, geteilt durch zwei: 1,28 Lichtsekunden
bis zum Mond. Also, wenn man es ausrechnet ist es etwa so weit bis zum Mond.
(Henry) Das ist nützlich für das Verständnis der feinen Schwankungen
der Mond Rotation und Umlaufbahn und zur Messung der Bewegung der tektonischen Platten hier auf der Erde,
und sogar zum Testen der grundlegenden Prinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie. (Destin) Winkelreflektoren werden nicht
nur in der Optik verwendet, sondern können auch für jede Art von reflektierter elektromagnetischer Strahlung genutzt werden.
Hier in Frankfurt, Deutschland gibt es eine Brücke mit langen
Stangen, die aus den Pfleilern der Brücke kommen. Ein großes Boot
ist kurz davor unter der Brücke hindurch zu fahren. Am Ende der Stangen sind Winkelreflektoren. Nur sind sie keine
Spiegel, sie sind nur Metall. Das Boot nutzt ein Radar um von den Reflektoren
entfernt zu bleiben um die Brücke nicht zu treffen. Es ist im Grunde
ein passiver Leuchtturm, nur ohne Licht, es ist Radar.
(Henry) Cool! Also Winkelreflektoren sind wie ein Leuchtturm, der einem seine Entfernung sagt.
Aber besser, denn sie brauchen keine Energiequelle. Deshalb eignen sie sich gut für ein Experiment
auf dem Mond. Tatsächlich ließen die Apollo-Astronauten anderen Müll auf dem Mond zurück.
Kommt auf meinen Kanal, MinutePhysics, und ich erzähl' es euch.
[Musik]
So gingen die Apollo-Leute auf die Toilette im Kommando-Modul.
Wie machen sie das im Mond-Modul? (Henry) Es ist ziemlich ähnlich.
Sie haben es vermutlich auf dem Mond gelassen. - Es könnte Kacke auf dem Mond sein. Wir müssen da genauer drüber nachdenken! [Lacht]
Ich habe nicht einmal darüber nachdenken. Wir reden immer über andere
Sachen, die sie geschickt haben. (Henry) Haben sie ihre Kacke auf dem Mond gelassen? [Lacht]
Ich denke schon, warum würden Sie das zurück bringen? - Wenn ich wandern gehe versuche ich die perfekte Stelle zu finden
Der Kerl hat das Spiel gewonnen. [Lacht]
(Henry) Das am weitesten entfernte Dixie-Klo [Lacht]
ist auf dem Mond.
[Untertitel von Janis M.]
Untertitel in verschiedenen Sprachen willkommen. Bitte kontaktiert Destin wenn ihr helfen könnt.