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Wie auf den vorherigen Seiten gezeigt, handelt es sich bei Mikrowellen um elektromagnetische Wellen, also auch um Transversalwellen. Mit dem folgenden Experiment soll untersucht werden, ob die verwendeten Mikrowellen, wie es z.B. auch bei Licht vorkommt, unpolarisiert vorliegen. oder ob es hierbei um polarisierte Wellen handelt.
Zur genauen Untersuchung der Polarisation dienen zwei verschiedene Experimente. Beim ersten Experiment wird die Abhängigkeit des Signals von der relativen Orientierung des Mikrowellensenders zum Empfänger untersucht. Beim zweiten Experiment auf der nächsten Seite wird zusätzlich in den Weg der Wellen ein Polarisationsgitter aus Metallstäben gebracht und die Intensität der ankommenden Mikrowellen in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Gitters untersucht.
Polarisation von Mikrowellen (1)
Bei diesem IBE wird die Intensität der Mikrowelle mit dem Multimeter gemessen (genaueres über die gemessene Größe können Sie in der einführenden Infobox auf dieser Seite nachlesen). Zunächst muss der Mikrowellensender durch Einschalten des Betriebsgeräts aktiviert werden. Nach Einschalten des Verstärkers zeigt das Multimeter die Intensität der mit dem Empfänger gemessenen Mikrowelle an, die Anzeige lässt sich durch Anklicken vergrößert darstellen. Die Verstärkung kann über den Drehknopf am Verstärker variiert werden.
Sowohl der Sender (im Uhrzeigersinn) als auch der Empfänger (gegen den Uhrzeigersinn) sind in 45° Schritten drehbar.
Durch Anklicken des orangen plus-Button werden die Bereiche angezeigt, wo die Einstellungen vorgenommen werden können.
Schalten Sie den Sender und Empfänger ein und drehen Sie dann den Empfänger in den möglichen 45° Schritten bis er um insgesamt 180° gedreht ist. Beschreiben Sie Ihre Beobachtungen und begründen Sie, welchen Schluss Sie aus Ihren Beobachtungen ziehen können.
Bringen Sie nun den Empfänger in die ursprüngliche Position und drehen Sie den Sender. Vergleichen Sie Ihre Beobachtungen mit denen beim Drehen des Empfängers.
Verallgemeinern Sie Ihre Beobachtungen und geben Sie an, wie Sender und Empfänger zueinander stehen müssen, damit das empfangene Signal maximal bzw. minimal ist.
In der Anleitung des Herstellers ist zu lesen, dass die Kennlinie der Empfangsdiode nicht linear verläuft, sondern "das Ausgangssignal in guter Näherung proportional zum Betragsquadrat der Feldstärkekomponente" ist.
Bestimmen Sie, welchen Wert man auf Basis der genannten Annahme erwarten würde, wenn Sender und Empfänger um 45° zueinander verdreht stehen. Vergleichen Sie diesen Wert mit dem experimentellen Wert, der mit Hilfe des IBE bestimmt werden kann.
Tipps
Bestimmen Sie zunächst allgemein, wie groß der Feldstärkevektor sein müsste.
Erinnern Sie sich an analoge Probleme mit Vektoren (wie Geschwindigkeiten, magnetische oder elektrische Feldstärken)
Tipp 2
Tipp 1
Tipp 3
Entscheidend ist nur die zur Empfangsdiode parallele Komponente, deren Größe Sie durch eine entsprechende Zerlegung des Vektors und über trigonometrische Beziehungen leicht bestimmen können.
Empfänger (um 180° gegen den Uhrzeigersinn drehbar)
Multimeter
Verstärker
Klystron-Betriebsgerät
Sender (um 180° im Uhrzeigersinn drehbar)
Klystron
Hornstrahler
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