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Antenne (Technik)

Antenne (Technik)

Eine Antenne (von lateinisch antenna oder antemna – „Segelstange, Rahe“) sendet oder empfängt elektromagnetische Wellen.

Geschichte

Erstmals bemerkte Luigi Galvani im 18. Jahrhundert, dass Froschschenkel bei Gewitter oder in der Nähe einer Elektrisiermaschine zuckten, wenn sie mit einem kurzen Stück Draht verbunden wurden. Systematische Untersuchungen gehen zurück auf den deutschen Physiker Heinrich Hertz, aufbauend auf den theoretischen Grundlagen des Engländers James Clerk Maxwell. Dem Italiener Guglielmo Marconi gelang 1896 erstmalig die drahtlose Telegraphie.

Prinzip

Die Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen ist mit der Beschleunigung von Ladungen verbunden, die ein wechselndes Dipolfeld erzeugen. Eine einfache Dipolantenne kann man sich als entarteten Schwingkreis aus Kondensator und Spule vorstellen: die Kondensatorplatten werden auseinander gezogen, um 180° zueinander verdreht und zu einem Leiter geformt; die Leiter übernehmen gleichzeitig die Funktion der Spule. Die Anordnung nennt man Hertzschen Dipol, wenn sie viel kleiner ist als die Wellenlänge λ der anregenden Wechselspannung. Sie ist für theoretische Überlegungen wichtig, da sich jede Antenne in kleine strahlende hertzsche Dipole zerlegen läßt. Wird der Kreis schnell genug angeregt, bilden sich geschlossene elektrische (E) Feldlinien, die das Sytem mit Lichtgeschwindigkeit verlassen. Die senkrecht zum E-Feld verlaufenden Magnetfelder bilden geschlossene Kreise um den Leiter. Im Nahfeld nimmt die Feldstärke proportional zur dritten Potenz der Entfernung r ab. Im Fernfeld verringert sie sich lediglich proportional 1/r und ist deshalb auch in großen Entfernungen nachweisbar (sonst wären Sterne unsichtbar). Die elektromagnetischen Felder sind polarisiert. Das Empfangssignal nimmt ab, wenn Empfangs- und Sendeantenne nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Eine Antenne hat einen hohen Wirkungsgrad, wenn sie auf die Wellenlänge abgestimmt ist, die sie empfangen oder senden soll. Eine stehende Welle kann sich dann ausbreiten, wenn die Antenne eine vielfache Länge von λ/2 besitzt. Die Stromknoten liegen an den offenen Enden einer Antenne. Bei einer symmetrischen Antenne befindet sich ein Spannungsknoten in der Mitte, an dem die Antenne niederohmig gespeist werden kann.

Antennenparameter

Verschiedene Parameter charakterisieren eine Antenne. Der Wellenwiderstand auch Strahlungswiderstand ist die Impedanz einer Antenne. Maßeinheit: Ohm Ein λ/2-Dipol hat eine Impedanz von 73 Ohm, die Impedanz von professionellen Antennen ist immer 50 Ω. Der Wirkungsgrad gibt an, welchen Anteil der aufgenommenen Leistung die Antenne als elektromagnetische Strahlung abgibt. Zum Testen einer Sendeanlage dient eine sogenannte künstliche Antenne mit dem Wirkungsgrad η von 0. Maßeinheit: % Der Antennengewinn gibt an, wieviel Leistung eine Antenne in ihrer Hauptrichtung, bezogen auf eine Vergleichsantenne, abgibt oder empfängt. Maßeinheit: dBd bzw. dBi der Öffnungswinkel ist der Winkel der Vorzugskeule im Richtdiagramm einer Antenne, bei dem das Signal auf die Hälfte abfällt. Maßeinheit: ° Die Bandbreite gibt den Frequenzbereich maximaler Empfindlichkeit der Antenne an, meist bezogen auf einen Abfall von 3dB. Bandbreite und Öffnungswinkel können zusammengefasst werden zu einem 3 dimensionalen Bereich im Wellenvektor-Raum, k-Raum, Fourier-Raum (oder wie er auch gerade genannt wird) in dem die Impedanz der Antenne dem Empfänger / Sender angepasst ist. Bei einem Flugzeug oder Auto müssen viele Bereich dieses k-Raums den verschiedenen Instrumenten (Abstandsradar, Bodenradar, Mobiltelefon, AM-Radio, FM-Radio, GPS, Funk-Bojen, Sprechfunk, Satelliten-Internet) zugeordnet werden. Man hat dann die Wahl zwischen:
- Ein Menschen kann mit einem Auge in verschiedene Richtungen gucken und verschiedene Farbe (Frequenzen) sehen
- Ein Insekt braucht für jede Richtung ein eigenes Auge, welches nur eine Farbe sieht.

Antennen-Bauformen

Grundsätzlich ist eine Empfangsantenne auch zum Senden geeignet und umgekehrt (Reziprozitätsgesetz). Die Bauform verhindert meist einen wechselseitigen Einsatz, beispielsweise durch die begrenzte elektrische Belastbarkeit oder die Verschaltung elektrischer Vorverstärker. Da sich die Größe der Antennenelemente an der der Wellenlänge orientiert, ist die Frequenz ein wichtiges Kriterium für den Aufbau einer Antenne. Die Auswahl sortiert die Antennen nach ihrem Bauprinzip :

Dipolantennen
- Einfache Dipolantennen
- T-Antenne
- L-Antenne
- Marconi-Antenne
- Faltdipol
- Schlitzantenne
- Patchantenne
- Schmetterlingsantenne
- Fraktalantenne
- logarithmisch periodische Antenne (LPA) [http://www.itnu.de/radargrundlagen/antennen/at12-de.html]

- Mehrfach-Dipolantennen
- Yagi-Antenne (eigentlich Yagi-Uda-Antenne)
- Quadantenne
- Reusenantenne
- phasengespeiste Antennen-Arrays (Gruppenantenne)
- Langdrahtantenne, Länge größer λ/2
- Beverage-Antenne
- Bodendipol
- Schrägdrahtantenne

Spiegelantennen
- Parabolantenne
- Offsetparabolantenne
- Cassegrain-Antenne
- Gregory-Antenne
- große Hornantenne (eine Begrenzungswand ist ein Spiegelsegment)

magnetische Antennen (magnetischer Loop)
- Ferritantenne
- Isotronantenne
- Rahmenantenne

Sonstige Antennen:
HB9CV-Antenne, Backfireantenne, Vorhangantenne, Delta-Loop, Slooper

Weitere Bauformen:

- Wendelantenne
- Mastantenne
- Schirmantenne
- Alexanderson-Antenne
- Richtstrahlantenne
- Schwundmindernde Antenne
- Wullenweber-Kreisantennenanlage
- Sendeantenne

Anmerkungen

- Tscherenkow-Licht ist ein weiteres Beispiel für die Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen. Ausgelöst wird sie durch Ladungsverschiebungen, die hochenergetische Partikel in Festkörpern oder Flüssigkeiten erzeugen. Die Anregungsfrequenzen sind so hoch, dass die Strahlung auch als sichtbares Licht ausgestrahlt wird.
- Nach dem Atommodell der klassischen Physik umkreisen negativ geladene Elektronen den Atomkern. Danach würde die Bahnbeschleunigung ein wechselndes Dipolfeld erzeugen, wodurch Atome ständig Energie in Form elektromagnetischer Wellen verlieren würden. Erst die Quantenmechanik fand mit der Einführung diskreter Energieniveaus eine Erklärung für die Stabilität von Atomen.
- Jede beschleunigte elektrische Ladung erzeugt elektromagnetische Strahlung: z.B. Synchrotronstrahlung, Röntgenröhre, Freie-Elektronen-Laser (FEL)

Bilder

Bild:Wurfantenne.jpg|Wurfantenne (zusammengerollter Faltdipol für UKW-Empfang). Bild:Zimmerantenne.jpg|Aktive Zimmerantenne für VHF- und UHF-Empfang Bild:20050609 1040 2804-800px--ultra-low-cost dvb-t schmetterlingsantenne.jpg|Selbstbau DVB-T Schmetterlingsantenne

Literatur

- Karl Rothammel, Antennenbuch, Frankh Verlag Stuttgart, 9. Auflage 1988, ISBN 3-440-05853-0
- Albrecht Hock, Arastou Tscharmi, Antennenpraxis Expert-Verlag, Dezember 1995, ISBN 3816911501
- Günther Grünbeck, Der Antennenbaukasten, Juli 2003, ISBN 3881803947
- Lothar Starke und Herbert Zwaraber, Praktischer Aufbau und Prüfung von Antennen- und Verteilanlagen, Hüthig Verlag, Juli 2002, ISBN 3778528971

Siehe auch

- Sendeantenne
- Antenna Diversity
- Papstfinger
- Rundfunk
- Kurzwellenrundfunk
- Stehwellenverhältnis
- EIRP Effective isotropic radiated power
- Frequenzbänder
- DVB-T, Schmetterlingsantenne
- Laser Communication Terminal (Optische Datenübertragung)

Weblink

- [http://www.wolfgang-rolke.de/antennas/ Breitbandantennen]
- [http://www.itnu.de/radargrundlagen/antennen/at01-de.html (Radar-) Antennentechnik] Kategorie:Funktechnik ja:空中線 ms:Antena

Latein

Als Latein bzw. Lateinisch (lat. lingua Latina: „lateinische Sprache“) bezeichnet man die Sprache, die ursprünglich vom Volksstamm der Latiner gesprochen wurde, der Bewohner von Latium mit Rom als Zentrum. Innerhalb der indogermanischen Sprachen gehört Latein zur Gruppe der italischen Sprachen. Es bildete die Grundlage für alle heutigen romanischen Sprachen.

Entwicklung

romanischen Sprachen Ursprünglich in Rom und dem umliegenden Gebiet (Latium) gesprochen, wurde Latein später an humanistischen Gymnasien unterrichtet. Neben Griechisch war Latein die Amtssprache des römischen Reiches. Wegen der kulturellen Überlegenheit des Ostens verlor es dabei zeitweise in Nordafrika und selbst in Rom seine Vorrangstellung. So war die Liturgiesprache der römischen Christen bis um 300 das Griechische. In dieser Zeit drangen viele griechische Lehnwörter ins Lateinische ein. Während der Spätantike begannen sich verschiedene Volkssprachen, aus denen im Mittelalter die romanischen Sprachen entstehen sollten, phonetisch und grammatikalisch von der lateinischen Hochsprache wegzuentwickeln. Doch noch im 6. Jahrhundert entstanden hochsprachliche lateinische Werke. Im Oströmischen Reich war Latein bis ins frühe 7. Jahrhundert neben Griechisch eine der beiden Amtssprachen. Im Westen übernahmen die Germanen mit den Grundelementen der spätrömischen Verwaltung auch die lateinische Sprache, die in der Administration bis in die frühe Neuzeit vorherrschend blieb. Seit der Völkerwanderung und der Christianisierung der (zunächst zumeist arianischen) Germanenvölker wurde Latein im Westen des früheren Römischen Reiches und in den römisch-katholischen Folgestaaten die Sprache des Klerus (Kirchenlatein), der Rechtswissenschaft (Glossatoren) und der sich bildenden Hochschulen (studia generalia). Es bildete somit die Schriftsprache, vor allem für das kirchliche und weltliche Urkundenwesen (Diplomatik) im frühen Europa. In völkerrechtlichen Verträgen (z. B. im Westfälischen Frieden von 1648) dominierte Latein bis in das 17. Jahrhundert hinein. Es bildet noch bis ins 20. Jahrhundert den Affixvorrat für die Fachterminologie in den Wissenschaften und verliert durch die fortschreitende Absorption in die englische und andere Sprachen lediglich an direkter, nicht jedoch an indirekter Bedeutung. Es wird noch an vielen Schulen unterrichtet.

Antike

Antike Schreibweise

Die lateinische Sprache wurde ursprünglich als scriptio continua, d. h. als zusammenhängender Fluss von Zeichen ohne Zwischenräume geschrieben. Auch Satzzeichen und Kleinbuchstaben wurden in der Antike nicht verwendet. Auf Wachstafeln war nämlich wenig Platz zum Schreiben, und Papyrus war teuer. Die antiken lateinischen Texte sind für uns heute daher schwer zu lesen. Vergleiche folgendes Beispiel: Alte Schreibweise: AVREAPRIMASATAESTAETASQVAEVINDICENVLLO SPONTESVASINELEGEFIDEMRECTVMQVECOLEBAT POENAMETVSQVEABERANTNECVERBAMINANTIAFIXO AERELEGEBANTVRNECSVPPLEXTVRBATIMEBAT IVDICISORASVISEDERANTSINEVINDICETVTI NONDVMCAESASVISPEREGRINVMVTVISERETORBEM MONTIBVSINLIQVIDASPINVSDESCENDERATVNDAS NVLLAQVEMORTALESPRAETERSVALITORANORANT NONDVMPRAECIPITESCINGEBANTOPPIDAFOSSAE NONTVBADIRECTINONAERISCORNVAFLEXI NONGALEAENONENSISERANTSINEMILITISVSV MOLLIASECVRAEPERAGEBANTOTIAGENTES Heutige Schreibweise: Aurea prima sata est aetas, quae vindice nullo, sponte sua, sine lege fidem rectumque colebat. poena metusque aberant nec verba minantia fixo aere legebantur, nec supplex turba timebat iudicis ora sui, sed erant sine vindice tuti. nondum caesa suis, peregrinum ut viseret orbem, montibus in liquidas pinus descenderat undas, nullaque mortales praeter sua litora norant. nondum praecipites cingebant oppida fossae, non tuba directi, non aeris cornua flexi, non galeae, non ensis erant: sine militis usu mollia securae peragebant otia gentes. Auszug aus Ovids Metamorphosen: Die Schöpfung (Das goldene Zeitalter) Details zu den verwendeten Buchstaben finden sich in dem Artikel Lateinisches Alphabet. Siehe zu diesem Thema auch: Paläografie (dort Lateinische Paläografie), Capitalis, Versalschrift und Majuskel.

Antike Aussprache

Auf die antike Aussprache der lateinischen Sprache wird im Artikel Lateinische Aussprache eingegangen.

Literatur

Mit Antiker Literatur des Lateinischen beschäftigt sich u. a. der Artikel Lateinische Literatur.

Gegenwart

Auch heute ist Latein noch an vielen Gymnasien aller Fachrichtungen zu finden. Etwa ein Drittel aller Gymnasiasten im deutschen Sprachraum lernt Latein als erste, zweite oder dritte Fremdsprache. An humanistischen Gymnasien wird dem Lateinischen, neben dem Griechischen, noch eine herausgehobene Bedeutung zugemessen, was früher auf eine aktive Beherrschung des Lateinischen zielte. Tatsächlich werden auch heute noch für zahlreiche Studiengänge das Latinum oder Lateinkenntnisse gefordert, insbesondere in zahlreichen geisteswissenschaftlichen Fächern. Das Latinum ist als Studienvoraussetzung für die Fächer Medizin und Jura weitestgehend abgeschafft, häufig aber nicht in Fächern wie Anglistik, Philosophie oder sogar Musikwissenschaften. Unabhängig von den Studienanforderungen wird von Befürwortern des Lateins betont, dass das Erlernen der lateinischen Sprache weiterhin Basis für die korrekte Verwendung von Fremdwörtern sei, das Erlernen anderer romanischer Sprachen wesentlich erleichtere und erhebliche Transfer-Effekte für die Denkschulung aufträten. Das Übersetzen lateinischer Texte fördere auf Grund der erheblichen Komplexität vieler lateinischer Sätze auch das logische Denken. Von den Gegnern ist hingegen zu hören, dass die Auseinandersetzung mit jeder Art von Grammatik, egal welcher Sprache, das strukturierte Denken fördere, und dass das Erlernen moderner romanischer Sprachen, welche im Gegensatz zu Latein noch gebraucht werden, mindestens ebenso gut dazu geeignet sei, die zahlreichen lateinischen Lehnwörter im Deutschen korrekt zu verwenden und andere romanische Sprachen zu erlernen. In der Tat sind viele gesamtromanische, also in allen romanischen Sprachen auftretende Wörter nicht im klassischen Latein vorhanden und müssen dann neu gelernt werden: guerra „Krieg“, testa „Kopf“, cavallo „Pferd“, mangiare/manger „essen“, andare
- „gehen“ , boc(c)a/bouche „Mund“, blanco/blanc „weiß“, die Himmelsrichtungen etc. Viele dieser Wörter erklären sich nämlich aus dem umgangssprachlichen oder dem späten Latein oder stammen aus der Soldatensprache, also aus Varietäten, die nicht in der Schule gelehrt werden. Aus deutschen und US-amerikanischen Untersuchungen geht hervor, dass zwischen absolviertem Lateinunterricht und der Beherrschung der englischen Sprache in Schrift und vor allem Wort eine signifikante Korrelation besteht. Ein kausaler Zusammenhang ist allerdings nicht nachgewiesen worden – möglicherweise macht eine hohe sprachliche Begabung eines Kindes die Wahl des als schwierig geltenden Latein wahrscheinlicher. Da auch im modernen Lateinunterricht die Sprachproduktion eindeutig der Rezeption (Leseverstehen) untergeordnet ist, glauben viele, Latein falle Menschen mit ausgeprägter Begabung für Mathematik und formelle Denkvorgänge generell leichter als andere Fremdsprachen, wohingegen Menschen mit ausgeprägter Begabung für intuitives Erlernen von Sprachen andere Fremdsprachen leichter fänden. Dieser Zusammenhang lässt sich allerdings nicht häufig verifizieren: Die Erfahrung zeigt, dass die Schülerleistungen in Latein überwiegend Hand in Hand mit denen in der Muttersprache und anderen Fremdsprachen gehen.

Modernes Latein

Auch heute werden deutsch-lateinische Lexika aufgrund neulateinischen Wortgutes herausgegeben, z. B. das „lexicon auxiliare“ oder das vom Vatikan herausgegebene „lexicon recentis latinitatis“, welches erst im Jahre 2004 eine Neubearbeitung erfuhr. Der finnische Rundfunksender YLE (Yleisradio) verbreitet Wochennachrichten in neulateinischer Sprache. Radio Bremen veröffentlicht regelmäßig die Nuntii Latini in schriftlicher und gesprochener Version. Seit April 2004 veröffentlicht auch die deutschsprachige Redaktion bei Radio Vatikan Nachrichten auf Lateinisch. Dabei handelt es sich um ursprünglich deutsche Meldungen. Gero P. Weishaupt übersetzt sie für die Redaktion ins Lateinische. Sehr beliebt ist auch die lateinische Fassung der Asterix-Comics, die der deutsche Altphilologe Graf v. Rothenburg (Rubricastellanus) verfasst hat. Der Autor Nikolaus Groß, beruflich seit zehn Jahren Deutsch-Lektor in der südkoreanischen Hauptstadt, hat 2004 eine komplett latinisierte Übertragung von Patrick Süskinds Das Parfum im Brüsseler Verlag der Fundatio Melissa, einem überregionalen Verein zur Pflege des gesprochenen Lateins, veröffentlicht. Dem Buch ist mit dem „Glossarium Fragrantiae“ eine größere Liste aktualisierter Neuschöpfungen beigegeben. Vom selben Wortartisten existiert des weiteren ein Buch über den Baron Mynchusanus (Münchhausen). 2003 erschien bereits der erste Teil der Harry Potter-Bücher von J. K. Rowling auf Latein (Harrius Potter et Philosophi Lapis). Daneben gibt es noch viele weitere Übersetzungen „klassischer“ Werke ins Lateinische, so zum Beispiel Karl Mays Winnetou III, oder Der kleine Prinz (Regulus) von St. Exupéry. Durch das Internet ist die Verfügbarkeit alter lateinischer Texte sowie das Entstehen neuer lateinischer Texte erheblich begünstigt worden. Inzwischen gibt es sogar lateinische Fassungen von Popsongs. Daneben entstehen auch neue Popsongs in lateinischer Sprache, etwa Cursum Perficio, gesungen von Enya, Liberatio, eines von vielen lateinischen Musikstücken der Gruppe „Krypteria“, oder bei Gruppen der Dark Wave bzw. Gothic (Jugendkultur). Roma Ryan hat neben Cursum Perficio für Enya noch weitere Songs in lateinischer Sprache verfasst. In Internetforen wie Grex Latine Loquentium kommunizieren Teilnehmer aus vielen Ländern ausschließlich in Latein. In der klassischen beziehungsweise neoklassischen Musik findet Latein ebenfalls Verwendung. So hat etwa der niederländische Komponist Nicholas Lens auf seinem Werk Flamma Flamma ein lateinisches Libretto vertont, für sein Werk Terra Terra hat Lens selbst ein Libretto in lateinischer Sprache verfasst. Nicht zu vergessen sind auch die zahlreichen Vertonungen lateinischer Gedichte wie z. B. von Jan Novák. Carl Orff unterlegte mehreren seiner Vokal-Kompositionen Texte in Latein oder Griechisch. Igor Strawinski ließ das nach Sophokles von Jean Cocteau in französischen Versen verfasste Libretto zu „Ödipus Rex“ von Jean Daniélou ins Lateinische übersetzen. Das Lehrbuch Lingua Latina per se illustrata des dänischen Autors Hans H. Ørberg hat die bisher hauptsächlich für den Unterricht in modernen Sprachen eingesetzte einsprachige Lehrmethode auf den altsprachlichen Unterricht übertragen. Das Lehrbuch erfreut sich in verschiedenen Ländern einer steigenden Beliebtheit.

Latein in den Wissenschaften

In der Biologie erfolgt die Namensbildung der wissenschaftlichen Namen lateinisch und griechisch, wobei neuere Vorschläge vorsehen, die Regeln nur aus der lateinischen Sprache zu entnehmen. In der Medizin sind die anatomischen Fachbegriffe lateinisch, für die einzelnen Organe wird zusätzlich auch latinisiertes Griechisch verwendet. Die Krankheitsbezeichnungen leiten sich aus dem Griechischen ab. Zahlreiche Sprichwörter haben einen lateinischen Ursprung und sind teilweise auch in der deutschen Übersetzung zu geflügelten Worten geworden. In den Rechtswissenschaften existieren verschiedene lateinische Lehrsätze und Fachbegriffe (Latein im Recht). Auch in der Geschichtswissenschaft spielt vor allem Latein weiterhin eine große Rolle. In der Meteorologie werden lateinische Begriffe in der Wolkenklassifikation eingesetzt.

Latein in der katholischen Kirche

Latein ist neben Italienisch die Amtssprache des Vatikanstaats. Die katholische Kirche veröffentlicht alle amtlichen Texte von weltkirchlicher Bedeutung in Latein. Das gilt für die liturgischen Bücher, den Katechismus, den Codex des kanonischen Rechts sowie die päpstlichen Rechtsvorschriften (canones, decretales) und Rundschreiben (Enzykliken). Bis zum zweiten Vatikanischen Konzil (1962–1965) war Latein die offizielle Gottesdienstsprache und ist dies (laut Sacrosanctum Concilium) offiziell noch heute, wobei andere Sprachen jedoch gleichfalls erlaubt sind. Tatsächlich werden nur noch sehr wenige Gottesdienste in Latein gehalten. Der gegenwärtig amtierende Papst Benedikt XVI. bevorzugt bei seinen Messen aber das Lateinische vor dem Italienischen. Siehe auch: Lateinische Kirche

Referenzlisten

- Lateinische Präpositionen
- Liste lateinischer Ortsnamen
- Liste lateinischer Präfixe
- Liste lateinischer Redewendungen
- Liste lateinischer Suffixe
- Liste von lateinischen Palindromen
- Lateinische Zahlwörter

Siehe auch

- Grammatik des Lateinischen
- Lateinische Aussprache
- Lateinische Sprichwörter
- Küchenlatein
- Vulgärlatein
- Mittellatein
- Lateinische Literatur
- Sprachen im Römischen Reich
- Jägerlatein
- Panlatinismus

Weblinks

- [http://www.commtec.de/wb/ Wörterbuch Latein-Deutsch-Latein auxilium online (mit Download-Möglichkeit)]
- [http://www.latein-pagina.de/iexplorer/stil.htm Lateinische Stilblüten]
- [http://www.thelatinlibrary.com/ The Latin Library – klassische Texte im Original]
- [http://www.albertmartin.de/latein/ Latein-Deutsch-, Deutsch-Latein-Wörterbuch mit hilfreichen Extras]
- [http://www.radiobremen.de/online/latein/ Nuntii latini bei Radio Bremen]
- [http://www.latein-pagina.de/ Latein-Pagina]
- [http://www.antikeundeuropa.de/Alte_Sprachen_heute/alte_sprachen_heute.html Alte Sprachen heute]
- [http://www.fh-augsburg.de/~harsch/a_chron.html Sammlung lateinischer Texte/bibliotheca Augustana]
- [http://www.music.indiana.edu/tml/ Lateinische Musiktraktate im Original]
- [http://www.lateinservice.de/index.htm Die deutsche Latein-Seite]
- [http://www.alcuinus.net/GLL/ Grex Latine Loquentium (Internetforum in lateinischer Sprache)]
- [http://www.kreienbuehl.ch/lat/ Latein und Altgriechisch Site]
- [http://www.latein24.de/ Übersetzungen vieler klassischer lateinischer Texte bei Latein24.de] Kategorie:Einzelsprache
- als:Latein ja:ラテン語 ko:라틴어 simple:Latin language th:ภาษาละติน zh-min-nan:Latin-gí

Rah

Die Rah (auch Raa oder Rahe) ist Bestandteil der Takelage eines Segelschiffs. Segelschiff Es ist ein segeltragendes Rundholz (Spiere), das mit seiner Mitte waagerecht an der Vorderseite des Mastes angebracht und quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist. An dieser Querstange ist das Rahsegel befestigt. Rahen und Masten können auch aus Stahlrohr bestehen. Die Rah wird mittels Brassen um den Mast gedreht (gebrasst), bis das Rahsegel optimal zur Windrichtung steht und maximalen Vortrieb erzeugt. Im engeren Sinne bedeutet brassen zu berücksichtigen, dass das Strömungsprofil des Windes nahe der Wasseroberfläche abnimmt, so dass die optimale Ausrichtung übereinanderliegender Rahen eine leicht spiralförmige Anordnung ergibt. Zum Setzen, Bergen oder Reffen des Segels stehen ausreichend viele Personen (Toppsgasten) auf dem Fußpferd, einem in regelmäßigen Abständen an der Rah aufgehängten Tau, lehnen bäuchlings über die Rah und sind durch entsprechend geformte Schuhabsätze sowie mit Karabinerhaken gesichert. Das gereffte oder geborgene Segel wird unter der Rah eingebunden. In den Nocken (Enden) einer Rah erfordert diese Arbeit den meisten Muskeleinsatz. Auch für das Rahsegel gibt es Schoten; anders als bei Schratsegeln sind die Schoten beim Rahsegel auch eine zusätzliche Hilfe zum Setzen und Bergen des Segels. Weitere Bezeichnungen für Tauwerk dieses Segeltyps sind Geitau und Gordinge. Mit den Geitauen hilft man dem Toppsgast von Deck aus die Segel wieder einzuholen, während die Gordinge (nicht bei allen Rahsegeln vorhanden) eine Art Reffeinrichtung (Reffen) darstellt. Die Rahbesegelung war bis zum Mittelalter in den nördlichen Regionen verbreitet. Im Mittelmeer und in den arabischen Regionen war eher die sog. Lateinertakelung (Schratsegel) an der Tagesordnung. Mit der wissenschaftlichen Aufarbeitung der Segeltechnik ging die sinnvolle Kombination der beiden Prinzipien einher. Als Beispiel kann hierzu der Rahschoner, die Brigantine oder die Schebecke genannt werden.

Siehe auch

- Vollschiff
- Bark
- Windjammer Kategorie:Schiffbau

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen sind die uns im Alltag neben Wasserwellen und Schallwellen am häufigsten begegnenden Arten von Wellen. Zu ihnen gehören unter anderem das sichtbare Licht und alle Arten in der Elektrotechnik auftretenden Rundfunkwellen. Im Gegensatz zu Schallwellen, handelt es sich bei elektromagnetischen Wellen, wie bei Wasserwellen, um Transversalwellen, d.h. Ausbreitungsrichtung und Schwingungsrichtung stehen senkrecht zueinander, was am Phänomen der Polarisation bemerkbar wird. Physikalisch betrachtet handelt es sich bei elektromagnetischen Wellen um sich ausbreitende Schwingungen des elektromagnetischen Feldes. Hierbei stehen elektrisches und magnetisches Feld senkrecht aufeinander und haben ein festes Größenverhältnis (in SI-Einheiten ist dieses gerade durch die Lichtgeschwindigkeit c gegeben). Insbesondere verschwinden elektrisches und magnetisches Feld an denselben Orten zur selben Zeit, so dass die häufig gelesene Darstellung, dass sich elektrische und magnetische Energie zyklisch ineinander umwandeln, nicht ganz korrekt ist. Sie stimmt allerdings z.B. für das Nahfeld eines elektromagnetische Wellen erzeugenden elektrischen Dipols oder Schwingkreises. Die Entstehung elektromagnetischer Wellen erklärt sich aus den Maxwellgleichungen: Die zeitliche Änderung des elektrischen Feldes ist stets mit einer räumlichen Änderung des magnetischen Feldes verknüpft. Ebenso ist wiederum die zeitliche Änderung des magnetischen Feldes mit einer räumlichen Änderung des elektrischen Feldes verknüpft. Für periodisch (insbesonders sinusförmig) wechselnde Felder ergeben diese Effekte zusammen eine fortschreitende Welle. Das Besondere an der elektromagnetischen Welle ist, dass kein Medium vorhanden sein muss; eine solche Welle kann sich also im absolut leeren Raum fortpflanzen. Im Gegenzug dazu stehen die Materiewellen, wie z. B. der Schall, die ein Medium zur Übertragung brauchen. Im Vakuum breitet sich eine elektromagnetische Welle mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit

c_0 = 299.\,792.\,458\;\mathrm

aus. Dieser Wert ist exakt, da die Einheit Meter durch die Lichtgeschwindigkeit c definiert ist, und gilt unabhängig von der Frequenz der Welle. In einem Medium (also in Materie) verringert sich die Geschwindigkeit abhängig von der Permittivität und der Permeabilität des Stoffes. Zudem wird sie abhängig von der Frequenz der Welle (Dispersion), sowie (je nach Medium) abhängig von ihrer Polarisation und ihrer Ausbreitungsrichtung. Eine direkte Krafteinwirkung (z.B. Richtungsänderung) auf eine sich ausbreitende elektromagnetische Welle kann nur durch das Ausbreitungsmedium (Begrenzungen wie Spiegel eingeschlossen) oder die Gravitationskraft erfolgen. Elektromagnetische Wellen sind im elektromagnetischen Spektrum nach der Wellenlänge sortiert (eine Liste von Frequenzen und Beispiele elektromagnetischer Wellen gibt es im dortigen Artikel). Das am besten bekannte und am meisten studierte Beispiel einer elektromagnetischen Welle ist das sichtbare Licht. Beim Licht bestimmt die Frequenz beziehungsweise die Wellenlänge die Farbe des Lichtes. Monochromatisches Licht, also Licht nur einer einzigen Wellenlänge, hat stets eine Spektralfarbe. Spektralfarbe Bei elektromagnetischen Wellen äußerst geringer Intensität oder bei den kurzwelligen Erscheinungsformen der elektromagnetischen Wellen (beispielsweise Gammastrahlung) genügt das oben beschriebene Wellenmodell nicht mehr, um alle beobachtbaren Phänomene zu beschreiben, vielmehr treten die Teilcheneigenschaften einzelner Photonen, der Quanten des elektromagnetischen Feldes, in den Vordergrund. Der Wellencharakter (etwa Interferenz) tritt dagegen zurück. Im Rahmen dieser Teilchenvorstellung des Lichtes wird jeder Frequenz

\nu

die Energie eines einzelnen Photons

h\cdot\nu

zugeordnet. Beide Aspekte elektromagnetischer Strahlen werden theoretisch im Rahmen der Quantenelektrodynamik erörtert. Einige neuere Theorien, zum Beispiel die Loop-Quantengravitation, sagen eine geringe Frequenzabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum voraus.

Mathematische Beschreibung

Die Existenz elektromagnetischer Wellen folgt aus den Maxwellgleichungen. Sie wurden 1865 von James Clerk Maxwell theoretisch postuliert, bevor Heinrich Rudolf Hertz sie 1888 experimentell nachweisen konnte. An dieser Stelle sollen zunächst elektromagnetische Wellen im Vakuum betrachtet werden, also Wellen im ladungsfreien Raum unter Ausschluss von dielektrischen, dia- und paramagnetischen Effekten (

\vec D = \varepsilon_0 \vec E

und

\vec B = \mu_0 \vec H

, siehe Materialgleichungen der Elektrodynamik). Stromdichte j und Ladungsdichte ρ sind Null. Man geht zunächst von der dritten maxwellschen Gleichung aus (mit j=0): :

(1) \  \operatorname \vec E = -

und wendet auf beide Seiten den Rotationsoperator an. Zum einen erhält man dadurch :

\operatorname \  \operatorname \vec E = - \operatorname \left(  \right)

= - \mu_0  \left( \operatorname \vec H \right),

und setzt die vierte maxwellsche Gleichung ein, :

= - \mu_0  \left(  \right)

(2) \  = - \mu_0 \varepsilon_0

Zum anderen gilt ganz allgemein die vektoranalytische Beziehung :

\operatorname \  \operatorname \vec A = \operatorname \  \operatorname \vec A - \Delta \vec A

mit dem Laplace-Operator Δ :

\Delta = \partial^2 / \partial x^2 + \partial^2 / \partial y^2 + \partial^2 / \partial z^2

. Wendet man diese Beziehung auf (1) an, und bedenkt man, dass der ladungsfreie Raum betrachet wird, in dem nach der ersten maxwellschen Gleichung die Divergenz von D Null ist, so ergibt sich :

\operatorname \ \operatorname\vec E = \operatorname \ \operatorname \vec E - \Delta \vec E

= \operatorname \  0 - \Delta \vec E

(3) \  = - \Delta \vec E

. Setzt man nun (2) und (3) zusammen ergibt sich folgende Wellengleichung :

(4)  \  \Delta \vec E = \mu_0 \varepsilon_0

. Fast alle Wellen lassen sich durch Gleichungen der Form :

(5) \   = v^2 f

beschreiben, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle ist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen ist die Lichtgeschwindigkeit c. Für sie gilt daher : $c^2 =$ . Damit erhält man also aus (4) die Gleichung : $= c^2 \Delta \vec E,$ die für jede Komponente eine Wellengleichung der Form (5) darstellt. Ihre Lösungen sind Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit c ausbreiten. Breitet sich die Welle in linearen Materialien mit dem Dielektrizitätskonstante ε und der Permeabilität μ aus, so ist die Lichtgeschwindigkeit c etwas niedriger, nämlich : $c=,$ wobei im aber allgemeinen die Materialkonstanten nicht linear sind, sondern selbst z.B. von der Feldstärke oder der Frequenz abhängen. Während das Licht sich in der Luft immer noch fast mit Vakuumlichtgeschwindigkeit c ausbreitet (die Materialkonstanten sind in guter Näherung 1), gilt das für Wasser schon nicht mehr, was u.a. den Tscherenkow-Effekt ermöglicht. Weiterhin ist auch eine mathematische Beschreibung mit Hilfe von Potenzialen moeglich, denn wegen : $(1) \quad \nabla \cdot \left(\nabla \times \vec A \right) = 0$ und : $(2) \quad \nabla \cdot \vec B = 0$ kann der Feldvektor der magnetischen Flussdichte auch als Rotation eines Vektorfeldes A aufgefasst werden. A wird deshalb das Vektorpotenzial von B genannt und es gilt: : $(3) \quad \vec B = \nabla \times \vec A$ Diese Beziehung kann nun weiter verwendet werden. Die Rotation des elektrischen Feldes ist bestimmt durch : $(4) \quad \nabla \times \vec E = -$ Setzt man nun die eben gewonnene Beziehung aus (3) in (4) ein, so erhaelt man : $(5) \quad \nabla \times \vec E = - \nabla \times \vec A$ und daraus folgt : $(6) \quad \nabla \times \left \lbrack \vec E + \right \rbrack = 0$ Nun verschwindet aber die Rotation eines jeden Gradienten, so dass der innere Ausdruck von (6) als Gradient einer skalaren Funktion aufgefasst werden kann: : $(7) \quad - \nabla \phi = \vec E +$ : $(8) \quad \vec E = - \nabla \phi -$ Dies kann nun wieder in den ursprünglichen Maxwell-Gleichungen verwendet werden. Mit : $(9)\quad \nabla \cdot \vec E =$ : $(10) \quad \nabla \times \vec B = \mu \kappa \vec E + \mu \epsilon$ und (8) und der Beziehung : $\quad \nabla \times \nabla \times \vec A = \nabla (\nabla \cdot \vec A) - \nabla^2 \vec A$ erhaelt man : $(11) \quad \nabla^2 \phi + \nabla \cdot \vec A = -$ : $(12) \quad \nabla^2 \vec A - \mu \epsilon - \mu \kappa - \nabla \left \lbrack \nabla \cdot \vec A + \mu \epsilon + \mu \kappa \phi \right \rbrack = 0$ Um diese Gleichungen (11) und (12) voneinander zu entkoppeln, wird verlangt, dass der Term unter dem Gradienten in (12) verschwindet (siehe Eichtransformation), also : $(13) \quad \nabla \cdot \vec A + \mu \epsilon + \mu \kappa \phi = 0$ Ist die Bedingung aus (13) erfüllt, so ergibt sich aus (12) automatisch die Wellengleichung für das Vektorpotenzial A mit : $(14) \quad \nabla^2 \vec A - \mu \epsilon - \mu \kappa = 0$ und aus (11) und (13) die Wellengleichung der skalaren Potenzialfunktion mit : $(15) \quad \nabla^2 \phi - \mu \epsilon - \mu \kappa = -$ Im quellfreien Vakuum folgt : $(16) \quad \nabla^2 \vec A - \mu_0 \epsilon_0 = 0$ : $(17) \quad \nabla^2 \phi - \mu_0 \epsilon_0 = 0$ Diese Beschreibung elektromagnetischer Phänomene kann durch Eichtransformation an verschiedene Probleme angepasst werden um diese zu vereinfachen. In der Quantenmechanik wird dem Vektorpotenzial des magnetischen Feldes oft eine fundamentalere Rolle als der Feldgroesse selbst zugeschrieben. Das Vektorpotenzial ist naemlich selbst dann vorhanden, wenn das magnetische Feld verschwindet. Dieses Phaenomen ist unter dem Namen Aharonov-Bohm-Effekt bekannt. Experimentell kann das Vektorpotenzial durch Interferenz von Elektronenstrahlen nachgewiesen werden, die an einem abgeschirmnten Magnetfeld vorbeilaufen. Die Elektronen werden durch das Magnetfeld also nicht beeinflusst. Dennoch werden die Interferenzmuster durch den Zustand des Feldes veraendert. Als Ursache wird das Vektorpotenzial angenommen, das auch bei nicht vorhandenem B-Feld existieren kann. Diese Ansicht ist jedoch umstritten.
Siehe auch

- Welle (Physik)
- Licht
- Radar
Weblinks

- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph12/materialseiten/m05_elma_wellen.htm Versuche und Aufgaben]
- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-wellenlaenge.htm Umrechnung: Frequenz in Wellenlänge und zurück - Elektromagnetische Wellen und Schallwellen]
- [http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2004/pressemitteilung20040827/ Forscher machen erstmals Lichtwellen sichtbar] Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Theoretische Elektrotechnik Kategorie:Wellenlehre Kategorie:Spektroskopie ja:電磁波 ko:전자기파

Luigi Galvani

Luigi Galvani (
- 9. September 1737 in Bologna, Italien, † 4. Dezember 1798 in Bologna) war ein Arzt, Anatom und Biophysiker. Galvani studierte anfangs Theologie, später Medizin, wurde 1762 Professor der Medizin zu Bologna und 1775 der praktischen Anatomie daselbst. Der Beifall, den seine Abhandlung De renibus atque urethris volatilium fand, führte ihn zu dem Entschluss, die Physiologie der Vögel zu bearbeiten; doch beschränkte er sich später auf die Untersuchung ihrer Gehörwerkzeuge. Ein Zufall führte ihn am 6. November 1780 zur Entdeckung des nach ihm benannten Galvanismus, worüber Emil du Bois-Reymond im 1. Band seiner Untersuchungen über tierische Elektrizität (Berl. 1848) berichtet. Galvani entdeckte durch Experimente mit Froschschenkeln die Kontraktion von Muskeln unter dem Einfluss statischer Elektrizität und legte die Grundlage für die Entdeckung elektrochemischer Zellen (auch Galvanische Zellen oder Galvanische Elemente genannt) durch Alessandro Volta. Da er während der Revolution den Beamteneid zu leisten sich weigerte, verlor er sein Amt, wurde jedoch bald wieder eingesetzt und starb 1798 in Bologna. Er schrieb außerdem: De viribus electricitatis in motu musculari (zuerst in den Commentariis academiae Bononiensis, 7 Bde.; dann besonders Modena 1792; übersetzt von Mayer, Prag 1793). Seine sämtlichen Schriften erschienen als Opere edite ed inedite del Prof. Galvani (Bolog. 1841-42). In Bologna wurde ihm 1879 eine Statue errichtet, ausgeführt von A. Cencetti.

Literatur

- Alibert: Éloge de Galvani (Par. 1806)

Weblinks

-
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph10/geschichte/03galvani/galvani.htm Uni München, Physikgeschichte, Galvani]
- [http://www.corrosion-doctors.org/Biographies/GalvaniBio.htm Corrosion Doctors] Galvani, Luigi Galvani, Luigi Galvani, Luigi Galvani, Luigi Galvani, Luigi ja:ルイージ・ガルヴァーニ

Heinrich Rudolf Hertz

Heinrich Rudolf Hertz (
- 22. Februar 1856 in Hamburg, † 1. Januar 1894 in Bonn) war ein deutscher Physiker. Physiker Er studierte an der Universität Berlin. Bereits 1883 wurde er Privatdozent für theoretische Physik an der Christian-Albrechts-Universität Kiel. Von 1885 bis 1889 lehrte er als Professor für Physik an der technischen Hochschule in Karlsruhe. Ab 1889 war er Professor für Physik an der Universität in Bonn. Er starb nach zweijährigem Leiden an der Wegnerschen Krankheit. Sein Hauptverdienst lag in der experimentellen Bestätigung von James Clerk Maxwells elektromagnetischer Theorie des Lichts von 1884. Hertz entdeckte in Karlsruhe die Existenz der elektromagnetischen Wellen. Er wies nach, dass sie sich auf die gleiche Art und mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten, wie Lichtwellen (siehe: Brechung, Polarisation und Reflexion). Seine Ergebnisse lieferten die Grundlage für die Entwicklung der drahtlosen Telegraphie und des Radios. Auch der äußere Photoeffekt wurde von Hertz entdeckt (1886). Dessen Untersuchung wurde von seinem Assistenten Wilhelm Hallwachs 1887 weitergeführt (Hallwachseffekt). Dieser Effekt spielte eine besondere Rolle bei der Formulierung der Lichtquantenhypothese durch Albert Einstein 1905. Hertz berechnete elastizitätstheoretisch die Spannungen beim Druckkontakt gekrümmter Flächen (Hertzsche Pressung). Die Einheit der Frequenz, eine Schwingung pro Sekunde = 1 Hertz (Abk. 1 Hz), ist nach ihm benannt und seit 1933 im internationalen metrischen System verankert. Ebenfalls wurde der Hamburger Fernsehturm (Heinrich-Hertz-Turm) und das zur Fraunhofer-Gesellschaft gehörige Berliner Heinrich-Hertz-Institut nach ihm benannt. Heinrich Hertz ist auf dem Ohlsdorfer Friedhof in Hamburg begraben. Hertz gilt als einer der berühmtesten Physiker weltweit.

Siehe auch

- Hertzscher Dipol, der heute nur noch in Physikbüchern vorkommt.
- Heinrich-Hertz-Oberschule (Berlin)
- [http://www.hh.schule.de/hhs/Geschichte.php Heinrich-Hertz-Schule (Hamburg)]
- [http://www.hhbk.de/ Heinrich-Hertz-Berufskolleg (Düsseldorf)]

Weblinks

-
- [http://www.uni-leipzig.de/~pwm/kas/afm/Hertz.pdf Original-Veröffentlichung von Heinrich Hertz "Über die Berührung fester elastischer Körper"]
- [http://dochost.rz.hu-berlin.de/dissertationen/historisch/hertz-heinrich/HTML/ Hertz' Dissertation „Über die Induction in rotirenden Kugeln“] Hertz, Heinrich Rudolf Hertz, Heinrich Rudolf Hertz, Heinrich Rudolf Hertz, Heinrich Rudolf Hertz, Heinrich Hertz, Heinrich Hertz, Heinrich Hertz, Heinrich ja:ハインリヒ・ヘルツ ko:하인리히 루돌프 헤르츠 simple:Heinrich Rudolf Hertz

Guglielmo Marconi

Guglielmo Marchese Marconi (
- 25. April 1874 in Villa Griffone bei Bologna, † 20. Juli 1937 in Rom), italienischer Physiker und Elektro-Ingenieur war ein Pionier der drahtlosen Telekommunikation.

Leben

Guglielmo Marconi wurde als zweiter Sohn des italienischen Landbesitzers Giuseppe Marconi und dessen aus Irland stammender Frau Annie Jameson geboren. Er erhielt eine private Ausbildung in Bologna, Florenz sowie Livorno und studierte an der Universität Bologna. Schon als Junge interessierte er sich für physikalische und elektrische Wissenschaft und studierte die Arbeiten von James Clerk Maxwell, Heinrich Hertz, Augusto Righi, Oliver Joseph Lodge und anderen.

Leistungen

Er gilt als Pionier der drahtlosen Kommunikation ... seit 1890 beschäftigt sich Marconi mit der drahtlosen Telegrafie. 1895 begann er mit Laborexperimenten auf dem Landgut seines Vaters. Am Ende stahl er Teslas Pläne für einen Apparat, mit dem man Signale drahtlos bis zu 1,5 Meilen senden konnte. Er verlegte sein Labor auf die Kreideklippen der Insel Wight, ließ sein System in Großbritannien patentieren (brit. Pat. Nr. 12039) und gründet 1897 das Unternehmen Marconi’s Wireless Telegraph Company Ltd. mit Sitz in London. 1899 kommt es zur ersten drahtlosen Verbindung über den Ärmelkanal. Am 12. Dezember 1901 gelang die erste transatlantische Funkübertragung (zwischen Poldhu (Halbinsel The Lizard, Cornwall) und Cape Cod (USA)). Das System wird von der Kriegsmarine übernommen. Am 26. Juni 1905 erhielt Island das erste Telegramm seiner Geschichte, noch bevor ein Seekabel verlegt wurde. Seit 1907 besteht ein drahtloser transatlantischer Telegrafendienst für die Öffentlichkeit. Im Jahr 1909 erhält Marconi zusammen mit Karl Ferdinand Braun den Physiknobelpreis. Später beschäftigte er sich mit der Anwendung von Kurz- und Mikrowellen. Er starb am 20. Juli 1937 in Italien. Sein Grab befindet sich in der Kirche Santa Croce in Florenz.

Siehe auch

- Radio
- Telefunken
- Marconi
- Marconi-Antenne

Weblinks

-
- http://www.marconi.com/Home/global_connections/Marconi%20Germany/Marconi%20Historie Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo Marconi, Guglielmo ja:グリエルモ・マルコーニ ko:굴리엘모 마르코니

Polarisation

Polarisation von Transversalwellen

Eine Transversalwelle ist durch zwei Richtungen charakterisiert: Den Wellenvektor, der in Ausbreitungsrichtung zeigt, und den Feldvektor, der bei Transversalwellen immer senkrecht auf dem Wellenvektor steht. Das lässt jedoch im dreidimensionalen Raum noch einen Freiheitsgrad offen, nämlich die Rotation um den Wellenvektor. Zeigt der Feldvektor nicht in eine beliebige Richtung, spricht man von Polarisation. Man unterscheidet drei Arten von Polarisation: ;lineare Polarisation : Der Feldvektor zeigt immer in eine feste Richtung (beziehungsweise die Gegenrichtung dazu) und ändert bei Voranschreiten der Welle seinen Betrag periodisch mit einer vorgegeben Amplitude. ;zirkulare Polarisation: auch als drehende Polarisation bezeichnet: Der Feldvektor dreht sich bei Voranschreiten der Welle mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um den Wellenvektor und ändert seinen Betrag dabei nicht. ;elliptische Polarisation : Der Feldvektor rotiert um den Wellenvektor und ändert dabei periodisch den Betrag. Die Spitze des Feldvektors beschreibt dabei eine Ellipse. Lineare und zirkulare Polarisation können auch als Grenzfälle der elliptischen Polarisation aufgefasst werden. Beispiele für Transversalwellen sind Elektromagnetische Wellen (beispielsweise Licht) und Schallwellen in Festkörpern, wobei zu beachten ist, dass es neben den transversalen auch longitudinale Schallwellen in Festkörpern gibt. Zur Beschreibung der Polarisation der elektromagnetischen Wellen bezieht man sich üblicherweise auf das elektrische Feld und lässt das magnetische, das senkrecht auf dem elektrischen steht, außer Acht. In zirkularpolarisiertem Licht zeigen die Spins aller Photonen in die selbe Richtung. Dennoch kann auch ein einzelnes Photon linearpolarisiert werden, indem zwei entgegengesetzt zirkularpolarisierte Zustände überlagert werden.

Überlagerung

Jede beliebige Polarisation kann man als Überlagerung zweier Basispolarisationen darstellen. Am häufigsten verwendet man als Basis: # Zwei linear polarisierte Wellen deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen. Hiermit ergeben sich: #
- beliebig gerichtete lineare Polarisationen bei verschwindender Phasendifferenz und variable Intensitäten. #
- zirkulare Polarisation bei einem Phasenunterschied von π/2 und gleichen Intensitäten. #
- elliptische Polarisation in jedem anderen Fall. # Eine rechts- und eine linkszirkulare Welle. Hiermit ergeben sich: #
- beliebig gerichtete lineare Polarisationen bei gleichen Intensitäten und variabler Phasendifferenz. #
- zirkulare Polarisation wenn eine der Basisamplituden verschwindet. #
- elliptische Polarisation in jedem anderen Fall. Unpolarisiertes Licht kann nicht durch Überlagerung kohärenter polarisierter Wellen erzeugt werden.

Erzeugung polarisierten Lichtes

Licht, das durch Glühemission erzeugt wird, beispielsweise Licht von der Sonne oder aus Glühbirnen, ist unpolarisiert. Es lässt sich linearpolarisieren, indem man es durch einen Linear-Polarisator schickt. Monochromatisches linearpolarisiertes Licht kann in einem λ/4-Plättchen (→Phasenverschieber) in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt werden. Auch durch Reflexion an Glas, Wasser oder an einer Wandtafel wird Licht teilweise polarisiert. Dabei wird der in der Reflexionsebene polarisierte Anteil des Lichtes zum größeren Teil absorbiert, beziehungsweise transmittiert als der senkrecht zu dieser Ebene polarisierte Anteil. Wird Licht im so genannten Brewsterwinkel reflektiert, so ist sogar vollständige Polarisation möglich. Polarisationsbrillen schirmen dieses polarisierte Licht ab, was beispielsweise beim Segeln wertvoll sein kann. Sie schützen aber nicht vor Sonnenstrahlen, sofern sie nicht zusätzlich abgedunkelt sind. Das Gleiche gilt für Polarisationsfilter bei Fotoapparaten. Das Licht eines Lasers ist in der Regel polarisiert. Die Polarisation kann jedoch instabil sein, so dass ein (Teil-)Polarisator (beispielsweise ein Brewsterfenster beim Helium-Neon-Laser) innerhalb des Resonators nötig ist um eine stabile und wohldefinierte Polarisationsrichtung sicherzustellen. Auch durch Streuung (beispielsweise die Rayleigh-Streuung) kann Polarisation erzielt werden. Hierbei treffen die Lichtwellen auf Teilchen die viel kleiner sind als die Wellenlänge und regen diese zum Schwingen an. Es entsteht ein Hertz'scher Dipol Grundsätzlich unterscheidet man 3 Arten polarisierten Lichtes. 1. elliptisch polarisiertes Licht 2. zirkular polarisiertes Licht 3. linear polarisiertes Licht Die Punkte 2 und 3 sind jeweils Spezialformen des elliptisch polarisierten Lichtes. Die einfachste Art und Weise polarisiertes Licht herzustellen ist, ein Lichtbündel durch eine Polarisationsfolie fallen zu lassen. Hierbei wird genau 1 Schwingungsrichtung des Lichtes ausgefiltert und durch den Polfilter hindurchgelassen (ähnliche Schwinungsrichtungen gelangen abgeschwächt durch den Polfilter hindurch). Hinter der Polarisationsfolie tritt also linear polarisiertes Licht aus. Um totale Auslöschung hinter dem Polarisationsfilter zu erreichen muss man einen 2. Polfilter hinter den 1. einfügen und zwar so, dass die durchgelassene Schwinungsrichtung des Filters normal auf die des 1. Filters steht (also um 90° verdreht). Jetzt kommt keine Schwingungsrichtung des unpolarisierten Lichtes in Frage, das durch beide Polfilter hindurchdringen könnte. Der Raum hinter dem 2. Polarisationsfilter ist schwarz. Das Licht wurde ausgelöscht. Polfilter: Polfilter bestanden früher (ca. Mitte des 20. Jh) aus Herapathitkristallen, heute stellt man sie aber großteils aus Polyvinylalkoholen oder Zellulosehydraten her. Andere Instrumente die das polarisieren von Licht ermöglichen sind: das Viertelwellenplättchen (l/4-Plättchen), das Halbwellenplättchen (l/2-Plättchen) und div. Prismen (z.B. das Nicol'sche Prisma) und eigene Polarisationsapparate. Polarisation des Lichtes kann weiters durch Streuung, Doppelbrechung und Reflexion hervorgerufen werden. Durch optisch aktive Stoffe (Flüssigkeiten: z.B. Glucoselösung, Kunststoffe: z.B. ein schnell abgekühles Geo-Dreieck, Kristalle: z.B. Quarz) ist es möglich die Polarisationsebene zu drehen. So ist es z.B. möglich eine Aufhellung durch einen optisch aktiven Stoff zu erreichen, wenn man diesen zw. 2 Polfilter einfügt die Auslöschung verursachen.

Erzeugung polarisierter Mikrowellen z. B. für den Satellitenfunk

Nachrichten- und Fernsehsatelliten nutzen entweder 2 verschiedene lineare Polarisationsebenen (horizontal / vertikal) oder 2 zirkulare Polarisationsrichtungen ( links- oder rechtsdrehend), um die knappen, für den Satellitenfunk zur Verfügung stehenden Frequenzbänder besser ausnützen zu können.
- Im Ku-Band (10,7 - 12,75 GHz) wird heute fast ausschließlich lineare Polarisation verwendet. Anfang der 1990er Jahre sollten allerdings reine Fernsehsatelliten zirkular polarisiert senden (siehe: BSS Band).
- Im C-Band (3,7 - 4,2 GHz) senden dagegen fast alle Satelliten ausschließlich zirkular polarisiert.
- Von der Merkursonde MESSENGER ist bekannt, dass ihre Antennen die Signale zirkular polarisiert im X-Band senden. Linear polarisierte Mikrowellen werden dadurch erzeugt, dass der Sendedipol entweder "horizontal" oder "vertikal" ausgerichtet ist. Die so erzeugten Mikrowellen sind in der Ebene polarisiert, in der sich der Sendedipol befindet. Zum Empfang der linear polarisierten Signale muss sich der Empfangsdipol in der Ebene befinden, in der die zu empfangene Welle schwingt. Radiowellen niederer Frequenzen werden fast immer polarisiert abgestrahlt. Die Art der Polarisierung hängt von der Ausrichtung der Antenne ab. Sender im UHF/VHF-Bereich arbeiten - von Mobilfunksendern abgesehen - im Regelfall mit horizontaler Polarisation, da hierbei weniger Störungen auftreten. Im Kurzwellenbereich sind sowohl horizontale wie auch vertikale Polarisation üblich. Sender im Längst-, Lang- und Mittelwellenbereich arbeiten fast durchweg mit vertikaler Polarisation, da diese eine bessere Ausbreitung der Bodenwelle ermöglicht. Zirkularpolarisation wird für Rundfunkzwecke nur selten angewandt. Sie wird für Steilstrahlantennen im Mittelwellenbereich manchmal verwendet.

Analyse von polarisiertem Licht

Licht kann mit den gleichen Polarisatoren analysiert werden, mit denen man polarisiertes Licht herstellen kann. Man nennt die Polarisatoren ihrer Funktion entsprechend dann Analysatoren. Ein Linear-Polarisator-Analysator-Paar, deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen, lässt kein Licht hindurch. Es gibt jedoch Substanzen, die die Polarisationsebene drehen können (→optische Aktivität). D.h. wenn man diese Substanzen zwischen Polarisator und Analysator stellt, kann man die optische Aktivität vermessen. Einen solchen Aufbau nennt man Polarimeter. Obwohl die Sonne unpolarisiertes Licht liefert, ist auch in der Natur teilpolarisiertes Licht zu beobachten. So ist beispielsweise das Streulicht des blauen Himmels linear teilpolarisiert und ebenso das an einer Wasseroberfläche reflektierte Licht. Viele Insekten nutzen diesen Effekt, um sich zu orientieren. Für die Honigbiene wurde dies von Karl von Frisch erforscht. In anderen Bereichen wie etwa der Fotografie sind von polarisiertem Licht erzeugte Effekte aber meist nicht erwünscht und können durch den Einsatz eines Polfilters unterdrückt werden.

Sichtbarkeit der Polarisation

Wilhelm Ritter von Haidinger (1795-1871) beschrieb zwischen 1844 und 1854 ein Kontrastphänomen, welches beim Betrachten einer mit polarisiertem weißem (oder bläulichem) Licht beleuchteten Fläche erscheint. Die blaue Achse der Erscheinung gibt die Richtung des elektrischen Feldes an, die gelbe Achse die des magnetischen Feldes. Nach einigen Sekunden verblasst die Erscheinung, wird aber durch eine Kopfdrehung wieder sichtbar.[http://www.physik.hu-berlin.de/ger/gruppen/didaktik/forschung/optik/grebe_ellis_dpg2002.pdf] Die Erscheinung wird nach ihrem Entdecker Haidinger-Büschel genannt.

Mathematische Beschreibung der Polarisation

Der Polarisationszustand kann durch die vierdimensionalen reellwertigen Stokesschen Vektoren oder durch die zweidimensionalen komplexwertigen Jonesschen Vektoren beschrieben werden. Quasimonochromatisches Licht kann alternativ auch durch die Kohärenzmatrix beschrieben werden. Die Beschreibung der Wirkung eines polarisationsverändernden optischen Elementes erfolgt dann durch Multiplikation mit einer entsprechenden Müllermatrix beziehungsweise einer Jonesschen Matrix.

Weblinks

[http://gerdbreitenbach.de/crystal/crystal.html Virtuelles Polarisationsmikroskop] Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Wellenlehre Kategorie:Optik Kategorie:Fernsehtechnik Kategorie:Satellitentechnik ja:偏光

Impedanz

Die Impedanz Z, auch Wechselstromwiderstand, ist der (komplexe) Quotient aus der Wechselspannung U und der Wechselstromstärke I. :

\underline Z =

Impedanz hat die Einheit Ohm. Der Wechselstromwiderstand setzt sich zusammen aus einem Realteil, dem Wirkwiderstand R und einem Imaginärteil, dem Blindwiderstand X. In Polarkoordinaten braucht man Betrag und Phase. Der Betrag der Impedanz wird als Scheinwiderstand Z bezeichnet, die Phase mit

\varphi

. :

\underline Z = R + \mathrmX

\underline Z = Z \ e^

Der Kehrwert der Impedanz ist die Admittanz Y (komplexer Leitwert).
Bei Hochfrequenz-Kabeln wird die (bauartbedingte) Kennimpedanz als Wellenwiderstand bezeichnet. Er beträgt bei Koaxialkabeln 50 Ohm bis 100 Ohm und bei symmetrischen (Zweidraht-)Leitungen 150 Ohm bis 300 Ohm
Lautsprecher haben stark frequenzabhängige komplexe Impedanzen – es wird jedoch der mittlere Realteil angegeben (z. B. 4 Ohm oder 8 Ohm)
Bei Antennen nennt man die Eingangsimpedanz auch Fußpunktwiderstand, er sollte bei der Frequenz, für die die Antenne vorgesehen ist, real sein und mit der Impedanz des Kabels übereinstimmen (z. B. 60 Ohm oder 240 Ohm)

Die Quellimpedanz eines Hochfrequenz-Senders sollte möglichst gut mit der Kabel- und Antennenimpedanz übereinstimmen, da es sonst zu Reflexionen an den Enden des Kabels kommt, die den Sender beschädigen oder zerstören können.
Dagegen muss die Quellimpedanz eines NF-Verstärkers sehr viel kleiner als diejenige der Lautsprecher sein, um deren Eigenresonanzen zu bedämpfen.
Reale und imaginäre Fehlanpassungen können durch Anpassungsnetzwerke behoben werden. Das können Transformatoren, Kapazitäten, Induktivitäten, sog. π-Filter oder Leitungsstücke geeigneter Impedanz und Länge sein.

Siehe auch

Ohm

Ohm ist
- eine Kurzform von Oheim, vgl. auch Verwandtschaft
- eine alte deutsche Volumeneinheit, primär für Flüssigkeiten, siehe Ohm (Flüssigkeitsmaß)
- ein Fluss in Hessen, Deutschland, siehe Ohm (Fluss)
- eine Messgröße für den elektrischen Widerstand, siehe Ohm (Einheit)

Personen namens Ohm

- Georg Simon Ohm, deutscher Physiker, nach dem das Ohmsche Gesetz benannt ist
- Martin Ohm (
- 6. Mai 1792 Erlangen, † 1. April 1872 Berlin), Bruder von Georg Simon Ohm, deutscher Mathematiker

Elektromagnetisch

c_0 = 299.\,792.\,458\;\mathrm

\nu

die Energie eines einzelnen Photons

h\cdot\nu

Mathematische Beschreibung

\vec D = \varepsilon_0 \vec E

und

\vec B = \mu_0 \vec H

, siehe Materialgleichungen der Elektrodynamik). Stromdichte j und Ladungsdichte ρ sind Null. Man geht zunächst von der dritten maxwellschen Gleichung aus (mit j=0): :

(1) \  \operatorname \vec E = -

und wendet auf beide Seiten den Rotationsoperator an. Zum einen erhält man dadurch :

\operatorname \  \operatorname \vec E = - \operatorname \left(  \right)

= - \mu_0  \left( \operatorname \vec H \right),

und setzt die vierte maxwellsche Gleichung ein, :

= - \mu_0  \left(  \right)

(2) \  = - \mu_0 \varepsilon_0

Zum anderen gilt ganz allgemein die vektoranalytische Beziehung :

\operatorname \  \operatorname \vec A = \operatorname \  \operatorname \vec A - \Delta \vec A

mit dem Laplace-Operator Δ :

\Delta = \partial^2 / \partial x^2 + \partial^2 / \partial y^2 + \partial^2 / \partial z^2

. Wendet man diese Beziehung auf (1) an, und bedenkt man, dass der ladungsfreie Raum betrachet wird, in dem nach der ersten maxwellschen Gleichung die Divergenz von D Null ist, so ergibt sich :

\operatorname \ \operatorname\vec E = \operatorname \ \operatorname \vec E - \Delta \vec E

= \operatorname \  0 - \Delta \vec E

(3) \  = - \Delta \vec E

. Setzt man nun (2) und (3) zusammen ergibt sich folgende Wellengleichung :

(4)  \  \Delta \vec E = \mu_0 \varepsilon_0

. Fast alle Wellen lassen sich durch Gleichungen der Form :

(5) \   = v^2 f

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand, bei einer Maschine beispielsweise das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung. Bei Wärmeerzeugern ist stets zwischen Wirkungsgrad und Nutzungsgrad zu unterscheiden. Der Nutzungsgrad ist kein Verhältnis von Leistungen, sondern das Verhältnis von Wärmemengen (Wärmemenge bzw. Arbeit = Leistung x Zeit). Der Wirkungsgrad wird mit η (Eta) bezeichnet und hat einen Wert zwischen 0 und < 1 oder, in Prozenten ausgedrückt, zwischen 0 und < 100%. Die ungenutzte Energie wird umgangssprachlich auch als Energieverlust bezeichnet.

Wirkungsgrad, Wertebereich

Der theoretisch mögliche Wert von 1 bzw. 100 % kann in der Praxis nicht erreicht werden, weil bei allen Vorgängen Energie durch Wärme oder Reibung in thermische Energie umgewandelt wird. Ein Wirkungsgrad größer als 1 entspräche einem Perpetuum Mobile erster Art, was gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen würde. Bei Wärmekraftmaschinen ist als Carnot-Prozess der ideale Wirkungsgrad der Quotient aus der Differenz zwischen höchster Temperatur und niedrigster Temperatur und der höchsten Temperatur im gesamten Prozess. Die Temperaturangaben sind dabei in Kelvin zu machen.

Gesamtwirkungsgrad

Arbeiten mehrere Maschinen hintereinander, so werden deren einzelne Wirkungsgrade zum Gesamtwirkungsgrad der Anlage multipliziert. Beispiel:
- Kraftwerk 40 % (0,4),
- Transformator am Kraftwerk 95 % (0,95)
- Transformator in der Nähe des Verbrauchers 95 % (0,95)
- Elektromotor im Haushalt 80 % (0,8) Gesamtwirkungsgrad: 0,4 x 0,95 x 0,95 x 0,8 = 0,2888 oder 28,88%

Wärme-Wirkungsgrade

Thermischer Wirkungsgrad/Prozesswirkungsgrad

Der thermische Wirkungsgrad gibt das Verhältnis von der gewonnen technischen Leistung zum zugeführten Wärmestrom in einer Wärmekraftmaschine, z. B. einer Wärmepumpe an: :

\eta_ = \frac

mit

\eta_

als dem thermischen Wirkungsgrad,

P_

der gewonnen technischen Leistung und

\dot

dem zugeführten Wärmestrom. Der thermische Wirkungsgrad wird als Bewertungsmaß für die Effektivität des Prozesses benutzt, daher wird er auch Prozesswirkungsgrad genannt.

Anlagenwirkungsgrad

Wird die bei einem thermischen Umwandlungsprozess frei werdende Abwärme weiter genutzt, zum Beispiel zur Luftvorwärmung, Ölvorwärmung oder Fernheizung, wie es bei Blockheizkraftwerken der Fall ist (siehe Tab. unten), so vergrößert sich der Wirkungsgrad der Anlage, da ein Teil der eigentlich für den Prozess verlorengegangen Wärme trotzdem genutzt werden kann. Den sich daraus ergebenen Wirkungsgrad nennt man Anlagenwirkungsgrad um ihn von dem eigentlichen, niedrigeren thermischen Wirkungsgrad (Prozesswirkungsgrad) zu unterscheiden. Anlagenwirkungsgrade sind mit Wärmetauschern relativ einfach zu verbessern, während die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades häufig nur mit erheblichen Mühen und Forschungsaufwand verbunden ist.

Feuerungstechnischer Wirkungsgrad

Der feuerungstechnische Wirkungsgrad gibt die Nutzung der aus der Verbrennung eines Brennstoffes entstehenden Wärme an. Er berücksichtigt lediglich den Wärmeverlust durch Aufheizen der Abgase und Umgebungsluft des Feuers. Eine Bewertung der energetischen Effizienz eines Wärmeerzeugers allein mit Hilfe des gemessenen Abgasverlustes ist möglich, wenn außer dem Abgasverlust nur marginale weitere Verluste vorhanden sind, was in der Hausheizung der Fall ist. Er bestimmt sich aus der Differenz von 100 % und dem Abgasverlust, der die in dem Abgas verbleibende Wärmemenge bezogen auf die Temperatur der die Feuerstelle umgebenden Luft angibt. Eine Abkühlung unter die Temperatur der Umgebungsluft wird dabei als nicht möglich angesetzt. Der Abgasverlust ist von der Zusammensetzung des Abgases abhängig, vor allem dem Luftanteil, da in der Verbrennungswärme die Erwärmung der Verbrennungsluft auf die Flammtemperatur enthalten ist. Als 100%-Wert wird traditionell der Heizwert (auch "unterer Heizwert" genannt) angesetzt, der definitionsgemäß die evtl. anfallende Kondensationswärme des Abgases nicht berücksichtigt. Aufgrund der in den letzten Jahre zunehmenden Verbreitung der Brennwerttechnik ist diese Betrachtungsweise jedoch nicht mehr zeitgemäß. Moderne Anlagen steigern den Wirkungsgrad durch Absenken der Abgas-Temperaturen und durch Rückgewinnung der Kondensationswärme von Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen. Sie nutzen den Brennwert eines Brennstoffes, während in alten Anlagen nur der Heizwert genutzt werden konnte. Es werden hohe Anforderungen an die Kamin-Anlage gestellt. Die Abgase müssen teilweise aktiv (z. B. Ventilator) abtransportiert werden, da sie nicht mehr warm genug sind, um selbst aufzusteigen. Der Schornstein ist korrosiven Angriffen durch Wasser ausgesetzt. Es bildet sich Teer, der aufgefangen und in die Verbrennung zurück geführt werden muß.

Wirkungsgrade größer 100 %

Wirkungrade von über 100 % können sich aus Berechnungen ergeben, die nicht alle Energieanteile berücksichtigen. Ein Beispiel sind Brennwertkessel, bei denen teilweise heizwertbezogene Wirkungsgrade von über 100 % angegeben werden. Dabei wird unter "aufgewendete Energie" der Heizwert des Brennstoffes angesetzt. Der Heizwert berechnet sich jedoch aus der insgesamt frei werdenden Wärme abzüglich der Verdampfungswärme für das bei der Verbrennung entstehende Wasser. Der Heizwert beinhaltet also nur einen Teil der gesamten Brennstoffenergie. Im Unterschied zum "konventionellen" Heizkessel wird beim Brennwertkessel das Abgas soweit abgekühlt, dass das bei der Verbrennung verdampfte Wasser kondensiert. Die dabei frei werdende Kondensationswärme kommt der Nutzenergie zugute. Wird der Wirkungsgrad nicht auf Basis des Heizwertes sondern auf Basis des Brennwertes des Brennstoffes berechnet, wird im Idealfall ein Wirkungsgrad von maximal 100 % erreicht. Ähnliches gilt für Wärmepumpen. Auch bei ihnen können Wirkungsgrade von über 100 % angegeben werden (handelsübliche Systeme liegen bei 200 bis 600%). Um diese irreführende Angabe zu vermeiden wird jedoch statt des Wirkungsgrades die Leistungszahl (ε) als Maß für die Effizienz verwendet. Ursache für die eigentlich unmöglich hohen Wirkungsgrade ist auch hier die Vorgehensweise bei der Berechnung. Die Wärmepumpe fördert die Wärmeenergie aus der Umwelt und bringt sie auf das gewünschte Temperaturniveau. Dieser Teil der Energie wird jedoch in der Berechnung nicht unter Aufwand einbezogen. Die insgesamt bereitgestellte Wärmeleistung ist daher größer als die elektrisch aufgenommene Leistung.

Beispiele

Bemerkungen: : (a) bei Volllast bis zu 30%, bei Teillast, (Auto, bei ca. 100 km/h) unter 10%. : (b) Teillastwerte bitte einfügen. : (1) Gesamtwirkungsgrad, d. h. auch einschließlich Energie, die zur Bereitstellung der Reaktionsmoleküle erforderlich ist. : (2) Energie der geförderten Kohle, die zur Verbrennung zur Verfügung steht. : (3) Ein Lagerfeuer setzt den Heizwert des Brennstoffs mit hohem Wirkungsgrad in Wärme um (Unterscheidung zwischen Brenn- und Heizwert beachten). Aber nur ein geringer Teil der Wärme erhitzt einen Topf, der über dem Feuer hängt. Der größte Teil erwärmt die umgebende Luft. : (4) Dies gilt für alle Wärmekraftwerke, also für Kohle, Erdgas, Erdöl und Kernenergie (siehe Carnot-Wärmekraftmaschine). : (5) Der hohe Wert gilt nur dann, wenn die Wärme z. B. für Fernheizung auch genutzt wird. : (6) Gas- Dampf- bzw. Wasserturbinen besitzen einen Wirkungsgrad über 95%. Es ist die Bereitstellung der Prozessmittel (strömendes Gas, Wasser) aus (4), und die Umform- und Leitungsverluste, die den Wirkungsgrad bis zur Steckdose auf unter 30 % begrenzen. : (7) Bei fast allen Fahrraddynamos ist der Wirkungsgrad bei ca 20 % anzutreffen, besonders effektive Dynamos mit Reiberädchen erreichen 25-30%. 60 % lassen sich nur durch alternative Bauarten im optimalen Geschwindigkeitsbereich erreichen. : (8) Anders als bei Bühnenlautsprechern ist bei Heim-Lautsprechern und Studio-Monitoren die klangneutrale Wiedergabe wichtiger als "lauter" Wirkungsgrad. : (9) ohne Leitungsverluste Beispiele für den Wirkungsgrad von Lichtquellen siehe: Lichtausbeute.

Siehe auch

- Energieeinsparung
- Erntefaktor von Kraftwerken

Weblinks

- [http://www.energie-fakten.de/html/wirkungsgrad-kohle-kkw.html Warum ist der elektrische Wirkungsgrad von Kernkraftwerken in der Regel niedriger als der von Kohlekraftwerken?] Kategorie:Ingenieurwissenschaft Kategorie:Thermodynamik

Antennengewinn

Der Antennengewinn gibt an, wieviel Leistung eine Antenne in ihrer Hauptrichtung, bezogen auf eine Vergleichsantenne, abgibt oder empfängt. Der Antennengewinn resultiert aus einer Reduzierung der Leistung in anderen Richtungen, die Gesamtleistung bleibt unverändert. Beispielsweise genügt es für den UKW-Radioempfang, wenn die Rundfunkanstalten das Signal in Vorwärtsrichtung ausstrahlen und die Strahlung nach oben zum Himmel dämpfen. Die Einheit für das logarithmische Leistungs-Verhältnis von Antenne und Referenzantenne ist das Dezibel. Wählt man als Referenz einen Isotropstrahler, spricht man von dBi (isotrop) oder von dBd, wenn die Referenzantenne ein λ/2-Dipol ist.

Beispiele

Der Antennengewinn eines λ/2-Dipols, bezogen auf einen Isotropstrahler, ist 2,2 dBi und 0, bezogen auf sich selbst.
- λ/2-Dipol: 2,2 dBi bzw. 0 dBd
- Wellenwiderstand 73 Ω;
- Marconi-Antenne:
- Wellenwiderstnad: 36 Ω;
- Faltdipol: ca. 3,7 dBi bzw. 1,5 dBd
- Wellenwiderstand 240 Ω
- Beverage-Langdrahtantenne (L= 5..10
- λ): ca. 7-9,5 dBi bzw 5-7 dBd
- Yagi-Antenne: ca. 9 dBi bzw. 7 dBd
- Parabolantennen: von 20 dB bis weit über 70 dB

Siehe auch

- http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/2000/fs13/f0013055.pdf Kategorie:Funktechnik

Richtdiagramm

Der Begriff Richtcharakteristik beschreibt die Winkelabhängigkeit der Stärke empfangener oder gesendeter Wellen.
Er ist geläufig in der Funktechnik (Sende- und Empfangsantennen) und in der Akustik (Mikrofone, Lautsprecher).

Mikrofone

In der Mikrofonie beschreibt die Richtcharakteristik das Verhältnis der Empfindlichkeit eines Mikrofons in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel. Man kann dabei zwischen den Verhältnissen im Direktfeld und im Diffusfeld differenzieren. Der Richtcharakter hängt ab von der Bauform der Mikrofonkapsel und von äusseren Formelementen (z.B. Richtrohr). Die Stärke der Richtwirkung beschreibt man mit dem Bündelungsgrad bzw. dem Bündelungsfaktor. Die Richtwirkung ist durch charakteristische Muster gekennzeichnet:
- Kugel (Kugelcharakteristik = ungerichtet)
- Niere (Nierencharakteristik)
- Acht (Achtercharakteristik) Misch- und Sonderformen sind:
- Breite Niere (Breite Nierencharakteristik)
- Superniere (Supernierencharakteristik)
- Hyperniere (Hypernierencharakteristik)
- Keule (Keulencharakteristik) Aufgrund von komplexeren Verhältnissen in der Praxis weicht der reale Richtcharakter, der zudem noch frequenzabhängig ist, fast immer von diesen theoretischen Mustern individuell ab. Hersteller geben die gemessenen Werte daher oft in einem Polardiagramm an. In der Praxis benutzt man überwiegend Druckgradientenmikrofone, auch wenn es Schnellemikrofone und Interferenzmikrofone gibt.
Richtmikrofone haben von vorne, also aus der 0°-Schalleinfallsrichtung, einen Nahbesprechungseffekt, aber nicht von der 90°-Seite. Die Richtcharakteristik von Mikrofonen wird in reflexionsarmen Räumen im Direktfeld D gemessen, selbst wenn die Keulen-Mikrofonrichtcharakteristik, wie bei einem Richtrohrmikrofon nur im Raumfeld R oder Diffusfeld angewendet wird. Dabei wird gern die Erkenntnis vergessen: "Im Diffusfeld verliert jedes Richtmikrofon seine bündelnde Richtcharakteristik". Das heißt: Die Wirksamkeit der schallbündelnden Richtcharakteristiken, so wie sie uns die Mikrofonhersteller zeigen, gilt nur innerhalb des Hallradius, außerhalb davon wird die Richtwirkung mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle immer geringer.

Lautsprecher

Die Abstrahlcharakteristik von Lautsprechern ist wichtig für die Beschallung von Räumen, Bahnhöfen und Veranstaltungen.
Während Tieftonlautsprecher (geschlossene Boxen und auch sog. Subwoofer mit Bassreflex-Rohr) eine Rundstrahlcharakteristik aufweisen, verhalten sich Mittel- und Hochtöner sehr komplex und unterschiedlich:
- Kalottenhochtöner habe eine breite Abstrahlung über einen weiten Frequenzbereich und sind daher gut für Wohnräume geeignet.
- Hochtöner mit Trichter haben einen geringen Abstrahlungswinkel und werden - erhöht angebracht - zur Beschallung großer Flächen eingesetzt
- Mitteltöner oder Breitbandlautsprecher mit kegeliger Membran weisen stark frequenzabhängige Abstrahlcharakteristiken auf
- durch vertikale Stapelung lassen sich horizontal weite und vertikal begrenzte Abstrahlwinkel erreichen ("Fächer")

Antennen

Die Richtcharakteristik von Antennen bestimmt (unabhängig, ob gesendet oder empfangen wird) deren Gewinn und das VRV (Vor-/Rück-Verhältnis).
Wie oben bei Mikrofonen beschrieben, gibt es Rundstrahl-, Nieren- oder Achtercharakteristiken sowie (bei stark bündelnden Antennen) Keulencharakteristiken mit mehreren oder wenigen sog. "Nebenzipfeln".

Die Richtcharakteristik von Antennen wird horizontal und vertikal in Polarkoordinaten in einem Richtdiagramm dargestellt. Sie ist neben der Gewinnsteigerung auch zur Vermeidung unerwünschter Empfangssignale von Bedeutung (z.B. Vermeidung von "Geisterbildern" beim analogen Fernsehempfang).
Durch vertikale Antennen-Arrays lassen sich horizontal ausgerichtete, fächerförmige Charakteristiken erzeugen, um möglichst große Flächen abzudecken.
Beispiele sind:
- Funktelefon-Basisstationen
- Rundfunksender (UKW und TV auf Fernsehtürmen und Umsetzern)

Ebenso lassen sich waagerechte Arrays zur Verringerung des waagerechten Abstrahlwinkels einsetzen, z.B. bei Schiffs-Radar-Antennen.

Ein- oder Zweidimensionale Antennenarrays können zur elektronischen Beeinflussung der Richtcharakteristik mit unterschiedlichen Phasenlagen der Signale für die einzelnen Antennen gespeist werden (Radar-Anlagen ohne bewegte Antenne).

Große Antennenarrays werden in der Radioastronomie verwendet, um unter Ausnutzung der Phasenlage der einzelnen Signale mit extrem hoher Winkelauflösung den Himmel oder sogar benachbarte Planetenoberflächen zu untersuchen.

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/ZusammenhangMikrofonRicht.pdf Zusammenhang der Mikrofon-Richtcharakteristiken - Vom reinen Druck-Empfänger zum reinen Druckgradienten-Empfänger]
- [http://www.sengpielaudio.com/AlleMikrofonRichtcharakteristiken.pdf Alle Mikrofon-Richtcharakteristiken und weitere Parameter]
- [http://www.sengpielaudio.com/PolardiagrammeLin.pdf Mikrofon Richtcharakteristiken in linearer Darstellung]
- [http://www.sengpielaudio.com/UnterschiedHyperniereSuperniere.pdf Unterschied zwischen Hyperniere und Superniere] Kategorie:Schallwandlung Kategorie:Elektroakustik

Bandbreite

Bandbreite B bezeichnet #die Differenz zweier Frequenzen, die einen bestimmten, kontinuierlich zusammenhängenden, Frequenzbereich – ein Frequenzband – bilden. Bandbreite B = f₂ − f₁. Das geometrische Mittel

f_0 = \sqrt

zwischen diesen Frequenzen (f₁ für die untere