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Nachdem auf der vorherigen Seite nachgewiesen wurde, dass die mit dem verwendeten Sender erzeugten Mikrowellen linear polarisiert sind, soll im Folgenden untersucht werden, wie sich diese Mikrowellen verhalten, wenn ein Gitter aus Metallstäben in den Weg der Mikrowellen zwischen Sender und Empfänger gebracht wird.
Polarisation von Mikrowellen (2) - qualitative Auswertung
Die Bedienung des Senders und des Messverstärkers wurde bereits auf der vorherigen Seite beschrieben.
Der Sender bleibt bei diesem IBE fest, der Empfänger kann durch Anklicken um 90° gedreht werden.
Das Gitter kann durch Anklicken und Ziehen gedreht werden, die durch Anklicken vergrößerbare Winkelskala in der Mitte des Gitters zeigt an, um welchen Winkel die Gitterstäbe gegenüber der senkrechten Ausgangsposition verdreht wurden.
Durch Anklicken des orangen plus-Button werden die Bereiche angezeigt, wo die Einstellungen vorgenommen werden können.
Qualitative Auswertung - Sender und Empfänger parallel
Unten sehen Sie ein Foto vom Empfänger mit der senkrecht ausgerichteten Empfangsdiode in der Mitte.
- Begründen Sie, wie der ("schwingende") elektrische Feldstärkevektor der linear polarisierten Mikrowelle stehen muss, damit er von der Empfangsdiode gemessen werden kann.
- Geben Sie an, wie die Gitterstäbe und der elektrische Feldstärkevektor zueinander stehen müssen, damit das empfangene Signal minimal bzw. maximal ist.
- Vergleichen Sie die Beobachtung mit einer Seilwelle, die auf ein Metallgitter trifft.
Tipps
Qualitative Auswertung Teil 2 - Sender und Empfänger parallel
Bei Wikipedia kann man im Artikel zum "Drahtgitterpolarisator" folgendes lesen: Wenn der elektrische Feldvektor parallel zu den Drähten – oder anderen guten elektrischen Leitern – schwingt, wird in diesen ein Wechselstrom erzeugt, ohne dass die ursprüngliche elektromagnetische Welle geschwächt wird. Dieser Wechselstrom strahlt in alle Richtungen Wellen ab (Huygens'sches Prinzip), die bezüglich der einfallenden Welle entgegengesetzte Phase besitzen.
Begründen Sie damit, warum kein Signal empfangen wird, wenn die Gitterstäbe parallel zum elektrischen Feldstärkevektor ausgerichtet sind.
Tipp
Nehmen Sie kritisch Stellung zur der Aussage aus dem Wikipedia-Artikel .
Beachten Sie die Aussage "ohne dass die ursprüngliche Welle geschwächt wird". Gehen Sie bei Ihrer Begründung davon aus, dass die ursprüngliche Welle hinter dem Gitter weiterläuft.
Berücksichtigen Sie, dass hinter dem Gitter gemäß der Beschreibung zwei Wellen vorliegen: die ursprüngliche Welle sowie die Welle, die durch den Wechselstrom im Gitterstab erzeugt wird.
Tipp 2
Tipp 1
Tipp 3
Beachten Sie, dass die ursprüngliche Welle und die neu erzeugte Welle entgegengesetzte Phasen besitzen.
Berücksichtigen Sie den Energieerhaltungssatz.
Tipp 1
Experimentelle Untersuchung - Sender und Empfänger parallel
Schalten Sie den Sender und den Verstärker ein und drehen Sie das Gitter langsam, bis es um insgesamt 180° verdreht ist.
Geben Sie an, in welchen Positionen die gemessene Intensität minimal (also Null) und wann sie maximal ist.
Experimentelle Untersuchung - Sender und Empfänger senkrecht
Schalten Sie den Sender und den Verstärker ein und drehen Sie den Empfänger um 90°. Drehen Sie danach das Gitter langsam, bis es um insgesamt 180° verdreht ist.
Geben Sie an, in welchen Positionen die gemessene Intensität minimal (also Null) und wann sie maximal ist.
Tipps
Qualitative Auswertung - Sender und Empfänger senkrecht
Begründen Sie, warum kein Signal empfangen wird, wenn zum einen das Gitter horizontal oder zum anderen vertikal ausgerichtet ist.
Tipps
Begründen Sie, warum bei den Zwischenpositionen ein Signal empfangen wird.
Die Antwort für die vertikal ausgerichteten Gitterstäbe ergibt sich aus dem vorangegangenen Experiment.
Bei den horizontal ausgerichteten Gitterstäben müssen Sie neben den Ergebnissen des vorangegangenen Experiments auch noch die Ergebnisse der Seite "Polarisation 1" berücksichtigen
Tipp 2
Tipp 1
Beachten Sie den vektoriellen Charakter der elektrischer Feldstärke.
Berücksichtigen Sie die Ergebnisse des vorangegangenen Experiments und die Ergebnisse der Seite "Polarisation 1"
Tipp 2
Tipp 1
Empfänger,
um 90° drehbar
Multimeter
Verstärker
Klystron-Betriebsgerät
Klystron
Hornstrahler
Gitter (um 180° gegen den Uhrzeigersinn drehbar)
Winkelskala, vergrößerbar