Mikrowellen sind elektromagnetische oder Hertzsche Wellen mit einer Wellenlänge im Zentimeterbereich. Sie liegen damit zwischen dem (kurzwelligeren) Infraroten Licht und den langwelligeren Radarstrahlen oder Dezimeterwellen.
Ihre physikalischen Eigenschaften sollen in der folgenden Versuchsserie untersucht werden.
Als Sender verwenden wir einen Mikrowellenerzeuger mit einer Horn-Antenne, d.h. mit einem Trichter, der dafür sorgt, dass die Mikrowellen vor allem in einer Richtung abgestrahlt werden.
Als Empfänger nutzen wir eine Empfangs-Diode. Diese sorgt dafür, dass aus dem mit 50Hz modilierten Mikrowellensignal die negativen Werte abgeschnitten werden. Heraus kommt ein sehr schwaches Signal mit einer Frequenz von 50Hz, dass wir zunächst verstärken und dann über ein Voltmeter ablesen.
Hinter der Diode befindet sich i.d.R. eine Metallplatte, die dafür sorgt, dass das Mikrowellensignal wieder zurückgeworfen wird, erneut auf die Antenne fällt und so das Signal verstärkt.
| Ausbreitung: Wie ändert sich die Intensität der Mikrowelle im Raum?
Untersuchen Sie, wie sich die Intensität der Mikrowellenstrahlung ändert,
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| Polarisation mit einem Gitter aus Draht
Untersuchen Sie, wei es sich auswirkt, wenn man zwischen Sender und Empfänger ein Gitter aus Draht einführt. |
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| Wellenlänge durch Vermessung stehender Wellen
Hinter der Empfansantenne, an der wir die Metallplatte entfernt haben, befindet sich ein großer Metallspiegel, der so gerichtet ist, dass die Mikrowellen wieder zu ihrem Sender zurückreflektiert werden. Daruch entstehen stehende Wellen, die an bestimmten Stellen Intensitätsmaxima haben bzw. die sich an anderen Stellen auslöschen. Der Abstand zwischen den Intensitätsmaxima oder -minima beträgt genau eine halbe Wellenlänge. Durch detektieren der Maxima oder Minima kann man so die Wellenlänge der Mikrowellen bestimmen. Am besten misst man den Abstand mehrerer Maxima und teilt dann durch die Anzahl, um eine genauere Messung zu erhalten. |
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| Reflektion an Metallflächen
Wir untersuchen genauer, wie Mikrowellen von einer Metallfläche reflektiert werden. Dazu stellen wir die Platte in verschiedenen Winkeln auf und suchen das Maximum der abgelenkten Welle. |
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| Halbspiegel Reflektion an Glas
Wir untersuchen, wie Mikrowellen auf eine Glasscheibe reagieren. Dazu stellen wir sie schräg auf und suchen nach einem Maximum hinter der Scheibe und neben dem Aufbau. |
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| Brechung an Parafin
Wir suchen zunächst das Maximum der Mikrowellen gegenüber vom Sender. Nun stellen wir ein Prisma aus Parafin in den Strahlengang der Mikrowellen und suchen die neue Position des Maximums. |
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| Mikrowellenlinse aus Parafin
Wir stellen eine Linse aus Parafin zwischen Sender und Empfänger. Dann messen wir die Intensität der Mikrowellenstrahlung in verschiedenen Abständen hinter der Linse. |
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| Doppelspaltexperiment
Wir stellen eine schmale Metallplatte und rechts und links davon zwei Metallspiegel zwischen Sender und Empfänger auf. Erstellen Sie aus den Messwerten eine maßstäbliche Skizze und messen Sie in ihr den Gangunterschied zwischen den beiden Strahlen, die beim ersten Nebenmaximum zusammentreffen. Bestimmen Sie daraus die Wellenlänge der Mikrowellen. |
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| Beugung an einem Gegenstand
Wir untersuchen wie am Doppelspalt die Intensität der Mikrowellenstrahlung hinter einem schmalen Hindernis. |
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| Michelson-Interferometer
Das nebenstehende Michelson-Interferometer besteht zunächst aus einem Halbspiegel, der den Mikrowellenstrahl in zwei etwa gleich starke Strahlen aufteilt, die sich entweder in der ursprünglichen Strahlrichtung oder senkrecht dazu ausbreiten. |
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