85 29 Wie die Technik die Welt verändert Radarwellen haben Wellenlängen von etwa 1 bis 100 cm. Das Wort Radar ist eine Abkürzung für Radio Detection and Ranging, was sinngemäß Erkennung und Entfernungsmessung mittels Funkwellen bedeutet. Beim Richtungsradar ( A 1 ) werden von einer rotierenden Antenne (B 29.5) hunderte kurze Radarsignale pro Sekunden ausgesendet, die vor allem an metallischen Flächen, etwa Flugzeugen, reflektiert werden. In den Sendepausen arbeitet die Antenne als Empfänger und „horcht“ auf die reflektierten Signale. Die Laufzeit für hin und zurück gibt Aufschluss über die Entfernung eines Objekts. Der rotierende Strich am Schirm (B 29.2) gibt an, in welche Richtung die Antenne (B 29.5) gerade zeigt. Beim Geschwindigkeitsradar ist man nicht an der Entfernung, sondern am Tempo interessiert. Um die Technik dahinter zu verstehen, müssen wir uns zuerst die Antwort auf A 2 überlegen. Stell dir dazu einen Wasserläufer vor (B 29.6 a), der im Dienst der Wissenschaft mit den Beinen zappelt. Bleibt er dabei an der Stelle, entstehen konzentrische Kreiswellen (b). Bewegt er sich aber zum Beispiel nach rechts (c), schieben sich die Wellenberge rechts zusammen und links auseinander. B 29.6 Die Wellen, die ein Wasserläufer (a) erzeugt, wenn er auf der Stelle zappelt (b) bzw. sich nach rechts bewegt (c). Bei einem Beobachter, der sich in Bewegungsrichtung befindet (e), würden nun mehr Wellenberge pro Sekunde vorbeiziehen, die Frequenz wäre erhöht. Bei einem Beobachter gegen die Bewegungsrichtung (d) wäre es umgekehrt. Hier ziehen weniger Wellenberge vorbei, die Frequenz wäre niedriger. Diesen Effekt nennt man nach seinem Entdecker Christian Doppler den DopplerEffekt. Allgemein kann man so sagen: Bewegen sich Quelle und Beobachter aufeinander zu, dann erhöht sich die Wellenfrequenz im Vergleich zur Ruhe, bewegen sie sich voneinander weg, dann sinkt sie. B 29.5 Diese rotierende RadarAntenne sendet und empfängt elektromagnetische Wellen. Dieser Effekt tritt bei allen Wellen auf. Und deshalb ist der Ton eines Fahrzeuges bei Annäherung höher und beim Entfernen tiefer: iiiiiiiiiuuuuuuu ( A 2 ). Auch bei der Geschwindigkeitsmessung nutzt man den Effekt aus ( A 3 ). Das Radargerät sendet kontinuierlich elektromagnetische Wellen mit bekannter Frequenz aus. Diese werden am entgegenkommenden Fahrzeug reflektiert und erhöhen dabei ihre Frequenz. Je schneller das Objekt ist, desto stärker ist die Frequenzerhöhung und auf diese Weise kann man die Geschwindigkeit exakt bestimmen. Als Mikrowellen bezeichnet man EM-Wellen mit einer Wellenlänge von 1mm bis 1m. Radarwellen gehören also zu den Mikrowellen. Im Mikrowellenherd werden EM-Wellen mit einer Länge von rund 12cm verwendet. Als Erfinder des Mikrowellenherds gilt der Amerikaner Percy Spencer. Dieser experimentierte 1945 mit Radarwellen. Angeblich schmolz dabei ein Schokoriegel in seiner Jackentasche, was ihn auf die Idee des Mikrowellenherds brachte. Sein Prototyp war 2 m hoch und hatte 400 kg! Stell dir mal so ein Trumm in der Küche vor! B 29.7 Die Mikrowellen werden erzeugt (a) und im Innenraum verteilt (b). Durch das Umpolen schwingen die Wassermoleküle rasend schnell (c). Warum wärmen Mikrowellen ( A 4 )? Wassermoleküle sind an den Enden unterschiedlich geladen (B 29.7). Die Mikrowellen im Herd erzeugen ein elektrisches Wechselfeld. Die Wassermoleküle richten sich immer wieder neu aus und schwingen Milliarden Mal pro Sekunde hin und her. Sie zittern gewissermaßen die Speisen warm. Mikrowellen können einige Zentimeter tief in die Speisen eindringen und erwärmen diese auch von innen. Deshalb wärmt ein Mikrowellenherd sehr wirksam. Damit die Wellen den Ofen nicht verlassen können, ist die Glasfront mit einem Metallgitter versehen. Dieses wirkt wie ein Faradayscher Käfig und schützt davor, dass auch der Koch gekocht wird. Kurz zusammengefasst Bei der Radarmessung sendet man EM-Wellen aus, die an Metallen reflektiert werden. Über Laufzeit und Frequenzveränderung kann man Entfernung und Geschwindigkeit bestimmen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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