Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in Medien - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Links */

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‎Links

Patrick.Nordmann: /* Links */

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‎Links

Patrick.Nordmann: /* Formel */

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‎Formel

Patrick.Nordmann: /* Versuch: Antenne unter Wasser */

2022-12-01T18:19:07Z

‎Versuch: Antenne unter Wasser

Patrick.Nordmann: /* Versuch: Antenne unter Wasser */

2022-12-01T18:18:57Z

‎Versuch: Antenne unter Wasser

Patrick.Nordmann: /* Versuch: Antenne unter Wasser */

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‎Versuch: Antenne unter Wasser

Patrick.Nordmann am 29. März 2016 um 06:32 Uhr

2016-03-29T06:32:26Z

Patrick.Nordmann am 22. November 2012 um 12:52 Uhr

2012-11-22T12:52:40Z

Patrick.Nordmann: /* Links */

2012-11-21T13:26:20Z

‎Links

Patrick.Nordmann am 21. November 2012 um 12:47 Uhr

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	Viele Stoffe sind nicht magnetisierbar, dort gilt <math>\mu_r = 1</math> und somit <math>c_m = c \quad \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r}}</math>.		Viele Stoffe sind nicht magnetisierbar, dort gilt <math>\mu_r = 1</math> und somit <math>c_m = c \quad \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r}}</math>.
		+
		+	==Fußnoten==
		+	<references />

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 ==Links==
-*[http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/wellen/em_wellen/stehendewelle.htm Hertzscher Dipol unter Wasser] (Landesbildungsserver BaWü)
+*[https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/wellen/em_wellen/stehendewelle.htm Hertzscher Dipol unter Wasser] (Landesbildungsserver BaWü)
 *[http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CD4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.uni-tuebingen.de%2Funi%2Fpki%2Fskript_ppt_10%2FOptik_Snellius.pps&ei=zsmsUKe6HJHWsgbS84GwAw&usg=AFQjCNHYLu1u3eiQlA8IESbpoCnnojpN8g&cad=rja Präsentation "Brechungsindex von Wasser bei verschiedenen Wellenlängen"] (Uni Tübingen)
-*[http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/wellen/em_wellen/vemwelle.htm Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit mit den Maxwell-Gleichungen.] (Landesbildungsserver BaWü)
+*[https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/wellen/em_wellen/vemwelle.htm Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit mit den Maxwell-Gleichungen.] (Landesbildungsserver BaWü)

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 ===Formel===
-Aus den Maxwellschen Gleichungen ergibt sich der Zusammenhang aus den elektrischen und magnetischen Stoffeigenschaften und der Ausbreitungsgeschwindigkeit. ([http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/wellen/em_wellen/vemwelle.htm Hier] gibt es eine Herleitung.)
+Aus den Maxwellschen Gleichungen ergibt sich der Zusammenhang aus den elektrischen und magnetischen Stoffeigenschaften und der Ausbreitungsgeschwindigkeit. ([https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/wellen/em_wellen/vemwelle.htm Hier] gibt es eine Herleitung.)
 :<math>c_m=\sqrt{\frac{1}{\epsilon_0 \mu_0}} \ \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r \mu_r}} \ = \ c \ \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r \mu_r}}</math>

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 Das kann man mit der Polarisierbarkeit des Wassers erklären. Dadurch bildet sich im Wasser durch die Drehung der Wassermoleküle ein elektrisches Gegenfeld auf, wodurch die elektrische Feldstärke herabgesetzt wird. Das wiederrum verändert auch das magnetische Feld. Man könnte sagen, die Kopplung zwischen den Feldern ist weniger stark.
-<br> Dadurch verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der em-Welle, die Wellenlänge nimmt ab(<math>c=f\lambda</math>).
+<br> Dadurch verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der em-Welle, die Wellenlänge nimmt ab (<math>c=f\lambda</math>).
 Das Wasser darf keine Ionen enthalten, weil sonst die Polarisierbarkeit verschlechtert wird, denn die Ionen lagern sich an den Wasserdipolen an und verringern so das elektrische Gegenfeld.

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 Wir haben einen Sender, der elektromagnetische Wellen im Dezimeterbereich aussendet. In einem dursichtigen Kasten befindet sich eine Lampe mit langer Stabantenne und eine Lampe an einer deutlich kürzeren Stabantenne.
-Es wird nun entionisiertes (entmineralisiertes) Wasser in den Kasten gefüllt.
+Der Kasten wird nun zunächst mit normalem Leitungswasser aufgefüllt. Dann wieder entleert und mit entionisiertem (demineralisiertem) Wasser gefüllt.
 ;Beobachtung
-[[Datei:Dipol_Antenne_Wasser_halbvoll.jpg|thumb|Das Wasser bedeckt die untere lange Antenne.]]
+*Das Glühbirnchen der langen Antenne leuchtet unter Wasser nicht, egal welches Wasser.
-[[Datei:Dipol_Antenne_Wasser_voll.jpg|thumb|Das Wasser bedeckt beide Antennen.]]
+*Das Birnchen der kurzen Antenne leuchtet nicht in Luft, nicht in Leitungswasser, aber in demineralisiertem Wasser.
-Im Wasser leuchtet die Birne der kurzen Antenne, ohne Wasser die Birne der langen Antenne.
+[[Datei:Dipol_Antenne_Wasser_halbvoll.jpg|thumb|Das Wasser (Leitungswasser oder demineralisiertes) bedeckt die untere lange Antenne.]]
 ;Erklärung
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 Die em-Welle verändert im Wasser ihre Frequenz nicht.<ref>Das legt die Analogie zu mechanischen Wellen nahe, man kann es aber auch nachmessen. Hält man hinter das wassefüllte Gefäß die lange Stabantenne, so leuchtet die Lampe wieder auf. Es ist nicht einzusehen, wie die Frequenz sich beim Übergang Luft-Wasser zuerst erhöhen und dann, beim Übergang Wasser-Luft, wieder verringern soll. </ref>
-Das heißt, die Stabantenne verändert je nach umgebendem Medium ihre Eigenfrequenz.
+Das heißt, die Stabantenne verändert je nach umgebendem Medium ihre Eigenfrequenz. Im Wasser hat sie bei gleicher Länge eine geringere Eigenfrequenz. Um die Frequenz der Mikrowelle zu treffen, muss daher die Antenne viel kürzer sein.
+Das kann man mit der Polarisierbarkeit des Wassers erklären. Dadurch bildet sich im Wasser durch die Drehung der Wassermoleküle ein elektrisches Gegenfeld auf, wodurch die elektrische Feldstärke herabgesetzt wird. Das wiederrum verändert auch das magnetische Feld. Man könnte sagen, die Kopplung zwischen den Feldern ist weniger stark.
+<br> Dadurch verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der em-Welle, die Wellenlänge nimmt ab(<math>c=f\lambda</math>).
-Aber die Welle hat im Wasser eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit und somit eine andere Wellenlänge, da die Frequenz gleich bleibt (<math>c=f\lambda</math>). Dadurch ist im Wasser die Resonanzbedingung bei der kurzen Antenne gegeben.
 Das Wasser darf keine Ionen enthalten, weil sonst die Polarisierbarkeit verschlechtert wird, denn die Ionen lagern sich an den Wasserdipolen an und verringern so das elektrische Gegenfeld.

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 [[Datei:Dipol_Antenne_Wasser_leer.jpg|thumb|Der Sender mit leerem Wasserbehälter.]]
-Wir haben einen Sender, der elektromagnetische Wellen aussendet. In einem dursichtigen Kasten befindet sich eine Lampe mit langer Antenne und eine Lampe an einer deutlich kürzeren Antenne.
+Es wird nun entionisiertes (entmineralisiertes) Wasser in den Kasten gefüllt.
-−
 Es wird nun entionisiertes Wasser in den Kasten gefüllt.
 ;Beobachtung
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 ;Erklärung
-Die Welle hat im Wasser eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit und somit eine andere Wellenlänge, da die Frequenz gleich bleibt (<math>c=f\lambda</math>). Dadurch ist im Wasser die Resonanzbedingung bei der kurzen Antenne gegeben.
+Aber die Welle hat im Wasser eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit und somit eine andere Wellenlänge, da die Frequenz gleich bleibt (<math>c=f\lambda</math>). Dadurch ist im Wasser die Resonanzbedingung bei der kurzen Antenne gegeben.
 Das Wasser darf keine Ionen enthalten, weil sonst die Polarisierbarkeit verschlechtert wird, denn die Ionen lagern sich an den Wasserdipolen an und verringern so das elektrische Gegenfeld.

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		+	([[Inhalt_Kursstufe\|'''Kursstufe''']] > [[Inhalt_Kursstufe#Elektromagnetische Schwingungen und Wellen\|'''Elektromagnetische Schwingungen und Wellen''']])
		+
		+
	===Versuch: Antenne unter Wasser===		===Versuch: Antenne unter Wasser===
	;Aufbau		;Aufbau

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	==Links==		==Links==
		+	*[http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/wellen/em_wellen/stehendewelle.htm Hertzscher Dipol unter Wasser] (Landesbildungsserver BaWü)
	*[http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CD4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.uni-tuebingen.de%2Funi%2Fpki%2Fskript_ppt_10%2FOptik_Snellius.pps&ei=zsmsUKe6HJHWsgbS84GwAw&usg=AFQjCNHYLu1u3eiQlA8IESbpoCnnojpN8g&cad=rja Präsentation "Brechungsindex von Wasser bei verschiedenen Wellenlängen"] (Uni Tübingen)		*[http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CD4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.uni-tuebingen.de%2Funi%2Fpki%2Fskript_ppt_10%2FOptik_Snellius.pps&ei=zsmsUKe6HJHWsgbS84GwAw&usg=AFQjCNHYLu1u3eiQlA8IESbpoCnnojpN8g&cad=rja Präsentation "Brechungsindex von Wasser bei verschiedenen Wellenlängen"] (Uni Tübingen)

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	Viele Stoffe sind nicht magnetisierbar, dort gilt <math>\mu_r = 1</math> und somit <math>c_m = c \quad \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r}}</math>.		Viele Stoffe sind nicht magnetisierbar, dort gilt <math>\mu_r = 1</math> und somit <math>c_m = c \quad \sqrt{\frac{1}{\epsilon_r}}</math>.
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		+	*[http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CD4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.uni-tuebingen.de%2Funi%2Fpki%2Fskript_ppt_10%2FOptik_Snellius.pps&ei=zsmsUKe6HJHWsgbS84GwAw&usg=AFQjCNHYLu1u3eiQlA8IESbpoCnnojpN8g&cad=rja Präsentation "Brechungsindex von Wasser bei verschiedenen Wellenlängen"] (Uni Tübingen)