Polarisierung von Mikrowellen — Versuch, Messungen und Analyse

Studie: Polarisierung von Mikrowellen

Ziele

Ziele:

• Untersuchung des Phänomens der Polarisierung in einem Licht- bzw. Mikrowellenstrahl.
• Untersuchung, wie ein Polarisator die Polarisation einer Strahlungsquelle verändern kann.

Planung

Elektromagnetische Wellen wie Licht oder Mikrowellen sind Kombinationen von elektrischen und magnetischen Feldern (E und B). Diese Felder stehen quer zueinander und jeweils senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle entspricht der Lichtgeschwindigkeit: c = 3·10⁸ m/s (theoretisch).

Wenn ein unpolarisierter Lichtstrahl auf eine Folie trifft, die nur eine bestimmte Polarisationsrichtung durchlässt, wird das durchgelassene Licht in Richtung der Polarisationsachse dieser Folie polarisiert. Legt man ein zweites Blatt (den Analysator) in den Strahlengang und dreht es um einen Winkel zur Achse des ersten Blatts, so ändert sich die Intensität des durchgelassenen Lichts in Abhängigkeit vom Winkel zwischen den Polarisationsachsen. Die transmittierte Intensität ist maximal, wenn die Polarisationsachsen parallel sind, und ist Null, wenn sie senkrecht zueinander stehen — gemäß dem Malus-Gesetz.

Verfahren

Teil 1 — Licht/Polarisator:

1. Führen Sie eine Messreihe der Lichtintensität durch, indem Sie das zweite Blatt (Polarisator/Analysator) manuell drehen.
2. Erstellen Sie ein Diagramm: Intensität I versus Drehwinkel θ.
3. Tragen Sie die Intensität auf der vertikalen Achse und den Winkel auf der horizontalen Achse auf.
4. Geben Sie die folgenden Gleichungen ein, jeweils eine pro Kurve: y = z * cos(x) und y = z * cos²(x).
5. Definieren Sie die Variablen: z = Intensität des Lichtes, x = Winkelposition. Bestätigen Sie die Einstellungen und klicken Sie auf OK.

Wie in Abbildung 1 (Intensität vs. Winkelstellung für Kanal 1 und 2) und in Grafik 3 (Kanal 2: Intensität vs. Winkelstellung im Vergleich zu Kanal 1 und 2) ersichtlich ist, lassen sich Zusammenhänge zwischen den Kurven erkennen.

Vergleichen Sie die Diagramme und beurteilen Sie die Übereinstimmung der folgenden Darstellungen:

• 1) Intensität vs. Winkelstellung
• 2) cos? * Intensität vs. Winkelstellung
• 3) cos²? * Intensität vs. Winkelstellung

Mikrowellen-Polarisation — Teil 2

Durchführung:

1. Notieren Sie die Empfangswerte, wenn der Polarisator auf 0°, 25°, 45°, 75° und 90° zur Horizontalen eingestellt ist. Füllen Sie die Tabelle (Tabelle 7-2).
2. Entfernen Sie den Polarisator und drehen Sie den Empfänger um 90° bezüglich des Senders. Notieren Sie den Messwert.
3. Setzen Sie den Polarisator wieder ein und messen Sie bei vertikaler, horizontaler und 45°-Stellung; notieren Sie die erhaltenen Werte.

Winkel des Polarisators — Messwerte

Winkel der Schlitze — Zählerfernauslesung

FAQ

1. Frage 1: Wenn der Empfänger das Feld und das Radiospektrum misst, sind die Messungen (1) und (2) ähnlich?

   Antwort: Ja — wenn der Empfänger Feldstärke und das Radiospektrum misst, sind die Kurven für (1) und (2) ähnlich.

2. Frage 2: Sind die Ergebnisse der Intensitätsmessung mit denen der Spektralmessung vergleichbar (1) und (3)?

   Antwort: Bei Messung der Intensität der elektromagnetischen Welle sind die Ergebnisse von (1) und (3) ähnlich.

3. Frage 3: Welche Größe misst der Empfänger konkret?

   Antwort: Der Empfänger misst die Stromstärke (mA), die durch die Mikrowellenstrahlung in der Diode am Empfänger erzeugt wird.

4. Frage 4: Wie beeinflusst der Polarisator die Mikrowellen beim Auftreffen?

   Antwort: Die Messergebnisse zeigen, dass Änderungen des Winkel des Polarisators (bei feststehendem Empfänger auf 0°) die empfangene Intensität analog verändern. Der Polarisator wirkt auf die Polarisation der Mikrowellen beim Auftreffen ein und verändert somit die gemessene Signalstärke.

5. Frage 5: Wie sind die Ergebnisse in Tabelle 7-3 darzustellen?

   Antwort: Variieren Sie den Winkel um 90° und vergleichen Sie die Messungen mit den Werten in Tabelle 7-2; tragen Sie alle Messwerte in Tabelle 7-3 ein.

Hinweis: Die obenstehenden Schritte und Messwerte sind so formuliert, dass alle ursprünglichen Inhalte und Angaben erhalten bleiben, jedoch in korrektem Deutsch, mit angepasster Groß- und Kleinschreibung, korrigierter Rechtschreibung sowie strukturierter Darstellung für bessere Lesbarkeit und Suchmaschinenoptimierung.