Praktikumsversuch der Wahlpflichtvorlesung Antennen und ...

Hoch-und Höchstfrequenztechnik 

Praktikumsversuch 

der Wahlpflichtvorlesung 

Antennen und Ausbreitung 

Version 2.0 von 20.07.2012 

Erstellt von Prof. Heuermann-/ M. Eng. Guennoun


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\copyright \ by Prof. H. Heuermann 2006 

Printed in Germany 

Lehrgebiet Hoch- und Höchstfrequenztechnik Seite 2


Inhalt 

Allgemeines und Einleitung .................................................................................................................... 5 

Experiment 1: Freiraumdämpfung ........................................................................................................ 8 

1.1 Grundlagen und Einführung ....................................................................................................... 8 

1.2 Versuchsaufbau .......................................................................................................................... 9 

1.3 Versuchsdurchführung ............................................................................................................... 9 

1.4 Aufgabenstellung zur Versuchsauswertung ............................................................................. 11 

Experiment 2: Polarisation ................................................................................................................... 13 

2.1 Grundlagen und Einführung ..................................................................................................... 13 

2.2 Versuchsaufbau ........................................................................................................................ 15 

2.3 Versuchsdurchführung .............................................................................................................. 16 


Experiment 3: Reflexion ...................................................................................................................... 20 


3.2 Versuchsaufbau ......................................................................................................................... 20 



Experiment 4: Stehende Wellen – Messung 

von Wellenlängen .................................................................................................................................. 24 


4.2 Versuchsaufbau (Methode A) ................................................................................................... 24 

4.3 Versuchsdurchführung (Methode A) ........................................................................................ 25 

4.4 Versuchsaufbau (Methode B) ................................................................................................... 26 

4.5 Versuchsdurchführung (Methode B) ......................................................................................... 27 


Experiment 5: Brechung ....................................................................................................................... 29 

5.1 Grundlagen der Brechung......................................................................................................... 29 


5.3 Versuchsdurchführung ............................................................................................................. 30 


Experiment 6: Interferenz des doppelten Schlitzes ............................................................................. 33 

6.1 Grundlagen ............................................................................................................................... 33 




Experiment 7: Lloydspiegel ................................................................................................................ 37 







Experiment 8: Fabry-Perot Interferometer ........................................................................................... 41 





Experiment 9: Michelson Interferometer .............................................................................................. 44 





Experiment 10: Lichtwellenleiter ........................................................................................................ 47 

10.1 Grundlagen und Einführung ................................................................................................... 47 

10.2 Versuchsaufbau ...................................................................................................................... 47 

10.3 Aufgabenstellung zur Versuchsauswertung ........................................................................... 48 

Experiment 11: Brewster-Winkel ......................................................................................................... 49 



11.3 Versuchsdurchführung ........................................................................................................... 50 


Experiment 12: Bragg Beugung ............................................................................................................ 52 


12.2 Versuchsaufbau ...................................................................................................................... 53 

12.3 Versuchsdurchführung ........................................................................................................... 54 



Praktikum Antennen und Ausbreitung 

Einleitung 

Allgemeines und Einleitung 

Im Praktikum Antennen und Ausbreitung lernen Sie die wichtigsten optischen Phänomene an 

Mikrowellenfrequenzen kennen. Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge 

von ca. 1 mm bis 10 cm. Der Frequenzbereich reicht damit von ca. 3 GHz bis 300 

GHz. 

Mikrowellen haben eine breite Anwendung. Die wichtigsten Anwendungen sind: 

•Nachrichtentechnik (Richtfunk, Satellitenkommunikation, TV-Satelliten, WLAN) 

•Radar (Verkehrsüberwachung, Wetterbeobachtung, Astronomie) 

•Wärmeerzeugung (Mikrowellenofen, Mikrowellentherapie in der Medizin) 

•Spektroskopie (Absorptionsspektroskopie an Molekül-Rotationsübergängen) 

Die Abbildung A.1 zeigt das Anbaugerät von einem Michelson Interferometer. 

Abbildung A.1: MichelsonInterferometer 

(1) Sender mit Gunndiode 

(2) Empfänger mit Schottkydiode 

(3) Winkelmesser 

(4) Fester Armzusammenbau 

(5) Halter 

(6) Reflektor 



Einleitung 

In diesem Praktikum wird ein Gunndiodesender verwendet (siehe Abbildung A.2). Dieser 

oszilliert in einem 10.525 GHz Resonanzsystem und stellt 15 mW (ca. 11.5 dBm) linear 

polarisierte Mikrowellenleistung bei einer Wellenlänge von 2.85 cm zur Verfügung. 

Abbildung A.2: Mikrowellensender mit der Stromversorgung 

Der Gunn-Effekt wurde 1963 von J.B. Gunn entdeckt. Legt man an einen n-dotierten Halbleiter 

eine konstante, relativ hohe elektrische Spannung an, werden dadurch statistische 

Stromschwankungen hervorgerufen, die bei sehr kurzem Kristall (ca. 25 µm) in zusammenhängende 

Schwingungen übergehen. Die Frequenz ist durch die Länge des Kristalls festgelegt 

und liegt im Mikrowellenbereich. Der Gunn-Effekt hängt damit zusammen, dass Elektronen, 

die bei angelegter Spannung in höhere Energiebänder gelangen, dort eine geringere Beweglichkeit 

besitzen. Trotz höherer Feldstärke wird die Stromstärke geringer, d.h. es liegt ein negativer 

differentieller Widerstand vor. Dieser ist Voraussetzung für die Schwingungserzeugung 

und Verstärkung. 

Der Mikrowellenempfänger besteht aus einem HF-Detektor und einem analogen Anzeigegerät 

(siehe Abbildung A.3). Die Amplitude des angezeigten Signals ist proportional zur Leistung 

des einfallenden Signals. Ein Mikrowellenhorn detektiert das Mikrowellensignal und leitet es 

zu einer Schottkydiode, die als Spitzenwertgleichrichter die Mikrowellenleistung bei 10.525 

GHz in eine Spannung wandelt. 



Einleitung 

Abbildung A.3: Mikrowellenempfänger 

Sehr wichtig: Der dargestellte Wert ist zur Eingangsleistung proportional. Für relative Messungen 

sind nur relative Messwerte einsetzbar. 

Wichtig: Um Ihre Messungen zu normalisieren, müssen Sie die abgelesene Werte mit der 

Leistungsauswahl für die Werte (30X, 10X, 3X, 1X) multiplizieren. Allerdings ist das richtig, 

nur wenn Sie die Position des VARIABLENEMPFINDLICHKEITS-Knopfs zwischen Messungen 

nicht ändern. 



Experiment1 

Experiment 1: Freiraumdämpfung 

1.1 Grundlagen und Einführung 

Die Freiraumdämpfung beschreibt die Reduzierung der Leistungsdichte bei der Ausbreitung 

der elektromagnetischen Wellen im freien Raum, also ohne Störeinflüsse von zusätzlich 

dämpfenden Medien (wie zum Beispiel der Luftfeuchtigkeit) oder Störungen durch Reflexionen. 

Idealerweise wird eine Freiraumdämpfung nur im Vakuum auftreten, beispielsweise im 

Weltraum bei Richtfunkverbindungen von oder zu Satelliten. Jedoch ist sie auch wichtiges 

Kriterium zur Berechnung notwendiger Sendeleistungen und Empfängerempfindlichkeiten bei 

Anwendungen in der Praxis. 

Praktisch ist die Freiraumdämpfung F das Verhältnis der gesamten Oberfläche der Kugel mit 

der Entfernung zur Empfangsantenne als Radius zur Wirkfläche der Empfangsantenne. Wenn 

der Antennengewinn nicht berücksichtigt wird, also allgemein als 1 angenommen wird, dann 

kann die Oberfläche der Kugel A r = 4πr 2 mit der Wirkfläche A W = λ 2·G / 4π ins Verhältnis 

gesetzt werden und dann erhält man die allgemeine Formel der Freiraumdämpfung: 

(1.1) A w = Wirkfläche der Antenne 

G = Antennengewinn 

λ = Wellenlänge 

Die Freiraumdämpfung F ist also proportional zum Quadrat der Entfernung r. Bei der Verdopplung 

vom Abstand r wird sich die Freiraumdämpfung viermal erhöhen. Das führt also 

zu 6 dB Dämpfung. 

Anders gesagt nimmt die Empfangsleistung bei der Freiraumausbreitung quadratisch mit der 

Entfernung ab, d.h. mit 6 dB pro Entfernungsverdopplung. 

Unter einem Richtdiagramm versteht man die zeichnerische Darstellung eines Schnitts durch 

die relative Richtcharakteristik. 

Die relative Richtcharakteristik einer Antenne ist die Normierung der absoluten Richtcharakteristik 

C(θ, φ) auf den im allgemein größten Wert in Hauptstrahlrichtung C max. 

, 

 

: relative Richtcharakteristik 



Experiment1 

Die absolute Richtcharakteristik C(θ, φ) einer Antenne ist eine reine Antennenkenngröße, 

derer Richtung von der Ausbreitungsrichtung und von der Polarisationsrichtung abhängig ist. 

In Hauptstrahlung ist θ=0 und φ=0, d.h. C(θ, φ)= C max. 

1.2 Versuchsaufbau 

1. Orientieren Sie den Sender und den Empfänger auf dem Winkelmesser so, wie es 

in der Abbildung 1.1 gezeigt wird. Der Empfänger und der Sender müssen die 

gleiche Polarisation haben, d.h. sie müssen die gleiche Orientation haben. 

R= Entfernung zwischen 

Quelldiode im Sender und 

Detektordiode 

im Empfänger. 

d 

d = Entfernung zwischen 

Sender und Empfänger 

mit der im Praxis 

gearbeitet wird. 

. 

Abbildung 1.1: Versuchsaufbau zur Messung der Freiraumdämpfung 

2. Schalten Sie den Sender an und drehen Sie „INTENSITY selection“ von OFF bis 

l0X (Die LEDs sollen an sein). 

1.3 Versuchsdurchführung 

1. Fixieren Sie eine Entfernung d=40cm zwischen Sender und Empfänger. Variieren 

Sie die Leistung und die Variablenempfindlichkeit bis das Anzeigegerät (Meter 

Reader) 1.0 zeigt. 

Wichtig: Reflexionen von der nahegelegenen Objekte (z.B. Tischspitze) können die Ergebnisse 

bewirken. Um diesen Effekt zu reduzieren, halten Sie Ihren Tisch von alle Objekten 

frei, besonders von metallischen Objekten. 



Experiment1 

2. Variieren Sie die Entfernung d und füllen Sie die unten dargestellte Tabelle aus: 

Leistung*Entfernung 

Leistung 

d(cm) 

Leistung (mW) 

(mW*cm) 

(mW*cm 2 ) 

40 

50 

60 

70 

80 

90 

100 

Tabelle 1.1 

3. Drehen Sie den Senderarm des Winkelmessers, wie es in der Abbildung 2.6 gezeigt 

ist. 

Abbildung 1.2: Aufbau zur Richtcharakteristikmessung 

4. Variieren Sie den Senderwinkel zwischen 140° und 220° in 5° Schritten 

und füllen Sie die folgende Tabelle aus. 



Experiment1 

Winkel Anzeigegerät Winkel Anzeigegerät 

140° 175° 

145° 180° 

150° 185° 

155° 190° 

160° 200° 

165° 210° 

170° 220° 

Tabelle 1.2 

1.4 Aufgabenstellung zur Versuchsauswertung 

1. Die elektrische Feldstärke einer elektromagnetischen Welle ist zur Entfernung von der 

Wellenquelle proportional (d.h. E~1/d). Verwenden Sie Ihre Tabelle 1.1 um zu bestimmen, 

ob die Leistung zum elektrischen Feld der Welle direkt proportional ist. 

2. Betrachten Sie Ihre Ergebnisse aus der Tabelle 1.2. Inwieweit kann der Sender als eine 

Kugelwelle bzw. als eine Ebene Welle betrachtet werden? 

3. Was ist der Unterschied zwischen der Kugelstrahlung und der Ebenestrahlung? Was 

ist besser? 



Experiment1 

Stellen Sie die Messergebnisse in einem üblichen Bericht dar und werten sie die Ergebnisse 

aus. 

Auswertung: 


Praktikum Antennen und Ausbreitung Experiment 2 

Experiment 2: Polarisation 


Bei dem durch eine Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Feld stehen die Kraftlinien 

des elektrischen Feldes senkrecht zu dem magnetischen Feld. Beide Feldkomponenten hängen 

von der Lage der Antenne bezogen zur Erdoberfläche ab. Die Richtung der elektrischen Feldkomponente 

einer elektromagnetischen Welle wird zur Bestimmung der Polarisationsrichtung 

der Abstrahlung herangezogen. Man unterscheidet zwischen einer linearen und einer zirkularen 

Polarisation (siehe Abbildung 2.1). 

• Lineare Polarisation: Aus der linearen Polarisation lassen sich zwei weitere Hauptformen 

der Polarisation ableiten: 

Die vertikale Polarisation mit senkrecht zur Erdoberfläche verlaufendem elektrischem 

Feld. 

Die horizontale Polarisation mit parallel zur Erdoberfläche verlaufendem elektrischem 

Feld. 

• Zirkulare Polarisation: Bei der zirkularen Polarisation rotiert der Feldstärkevektor 

rechts- oder linksdrehend senkrecht zur Ausbreitungsrichtung Z (rechtsdrehende- 

/linksdrehende Zirkularpolarisation). Eine zirkulare Polarisation entsteht durch zwei 

um 90° phasenverschoben gespeiste und gleichzeitig um 90° versetzte linearpolarisierte 

Antennen. Sind die Amplituden zweier solcher linearer Komponenten nicht gleich 

groß, entsteht eine elliptische Polarisation. 



Vertikale polarisierte Welle 

Zirkulare polarisierte Welle 

Horizontale polarisierte Welle 

Abbildung 2.1: Horizontale, vertikale und zirkulare Polarisation 

Die Mikrowellenausstrahlung vom Sender ist entlang der Achse von der Senderdiode linear 

polarisiert (d.h. da sich die Ausstrahlung durch den Raum ausbreitet, ist das elektrische Feld 

nach der Achse der Diode ausgerichtet). 

Wenn die Senderdiode vertikal ausgerichtet würde, würde das elektrische Feld der übersandten 

Wellen vertikal polarisiert (siehe Abbildung 2.2). 

Abbildung 2.2: Vertikale Polarisation 

Wenn der Winkel zwischen der Detektordiode und der Senderdiode θ ist (Abbildung 2.3), 

wird es nur der Bestandteil des elektrischen Feld, der entlang seiner Achse ausgerichtet wurde, 

detektiert. 



Abbildung 2.3: Detektion der polarisierten Ausstrahlung 


1. Stellen Sie den Empfänger und den Sender wie es in der Abbildung 2.4 gezeigt wird. 

Abbildung 2.4: Position des Senders und des Empfängers 

2. Lockern Sie die große hintere Schraube vom Empfänger (Handscrew) und drehen Sie 

den Empfänger (siehe Abbildung 2.5). Das ändert die Polarität von der maximalen Detektion. 

Abbildung 2.5: Polarisation 




1. Drehen Sie die Empfängerhornantenne und beobachten Sie das Anzeigegerät. 

In welcher Polarität kann der Empfänger nichts detektieren? 

Skizieren Sie die Variation von der relativen Leistung in Abhängigkeit vom Empfangswinkel 

auf dem unten dargestellten Graph. 

1 

0.9 

0.8 

relative Leistung in mW 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

0 50 100 150 200 250 300 350 

Empfangswinkel in Grad 

Graph 2.1: Relative Leistung in (mW) in Abhängigkeit vom Empfangswinkel in (Grad) 

2. Versuchen Sie die Senderhornantenne zu drehen, damit es die gleiche Polarität wie die 

Empfängerhornantenne hat. 

3. Stellen Sie den Sender und den Empfänger mit dem Polarisator auf (siehe Abbildung 

2.6). Fassen Sie den Empfängerwinkel zu 0° neu. 



Polarisator 

Abbildung 2.6: Position des Polarisators 

4. Setzen Sie das Anzeigegerät an 0°, 22.5°, 45°, 67.5°, 90° und füllen Sie die folgende 

Tabelle aus. 

Winkel vom 

Polarisator 

0° (Horizontal) 

22.5° 

45° 

67.5 

90°(Vertikal) 

Anzeigegerät 

Tabelle 2.2 

5. Entfernen Sie den Polarisator und drehen Sie den Empfänger, bis die Achse seines 

Hornes linear zu dem Sender ist. Dann ersetzen Sie den Polarisator und füllen Sie die 

folgende Tabelle aus. 

Winkel von Schlitzen 

Horizontal 

Vertikal 

45° 

Tabelle 2.3 

Anzeigegerät 


1. Wenn das Anzeigegerät (M) zum elektrischen Feld (E) entlang seiner Achse direkt 

proportional ist, ist M = M 0 cosθ (θ ist der Winkel zwischen Empfänger und Sender- 



diode, M 0 ist das Anzeigegerät wenn θ= 0) (siehe Abbildung 2.3). Stellen Sie Ihre Daten 

von der Frage 2 grafisch dar. Auf demselben Graphen stellen Sie die Beziehung 

M = M 0 cosθ dar. Vergleichen Sie die zwei Graphen. 

1 

0.9 

0.8 

relative Leistung in mW 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 

Polarisationswinkel in Grad 

Graph 2.2: Relative Leistung in (mW) in Abhängigkeit vom Polarisationswinkel in Grad 

2. Wie können Sie den Effekt eines Polarisators auf die hinlaufende Mikrowelle erklären? 

3. Erklären Sie wie kann die Einfügung eines zusätzlichen Polarisators den Signalpegel 

am Empfänger vergrößern? (HINWEIS: Erstellen Sie die Welle vom Sender, die vom 

Polarisator durchführte Welle und an der Empfangsdiode detektierte in einem Diagramm, 

wie es in der Abbildung 2.3 gezeigt ist). 



Stellen Sie die Bemessungen in einem üblichen Bericht dar und werten sie die Ergebnisse aus. 

Auswertung: 



Experiment 3: Reflexion 


Allgemein für beliebige Wellen und Medien findet immer eine Reflexion statt, wenn sich der 

Wellenwiderstand des Ausbreitungsmediums ändert. Die größten Änderungen im Freiraum 

entstehen, wenn die Freiraumwelle an einem Objekt vollständig reflektiert wird. Mathematisch 

überlagern sich bei einer Reflexion hinlaufende und rücklaufende Welle. 


1. Ordnen Sie die Anlage vom Sender und Empfänger, wie es in der Abbildung 3.1 gezeigt 

wird. Der Sender ist mit dem festen Arm des Winkelmessers angeschlossen. 

Versuchen Sie den Sender und den Empfänger zu derselben Polarisation zu regulieren 

(siehe Abb. 3.1). 

Abbildung 3.1: Position des Senders und des Empfängers 

2. Schalten Sie den Sender an und drehen Sie die Leistung des Empfängers in 30X. 




1. Der Winkel zwischen der hinlaufenden Welle und der zur Ebene des Reflektors normalen 

Linien ist der so genannte Einfallswinkel (angle of incidence φ i ) (siehe Abbildung 

3.2). Drehen Sie (Rotating Component Holder) damit φ i = 45° ist. 

2. Ohne den Sender oder den Reflektor zu bewegen, drehen Sie den beweglichen Arm 

des Winkelmessers, bis das Anzeigegerät ein Maximum ist. Der Winkel zwischen der 

Achse des Empfängerhornes und einer zur Ebene des Reflektors normalen Linie wird 

den Reflexionswinkel (angle of reflection φ r ) genannt. 

Abbildung 3.2: Einfalls- und Reflexionswinkel 

3. Nehmen Sie für jeden Einfallswinkel φ i die relative Leistung und füllen Sie das dargestellte 

Antennendiagramm aus. 



120 

90 

1 

0.8 

60 

150 

0.6 

0.4 

0.2 

30 

180 0 

210 

330 

240 

270 

300 

Graph 3.1: Relative Leistung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel φ i 


1. Welche Relation zwischen dem Einfallswinkel und dem Reflexionswinkel gibt es? Ist 

diese Relation für alle Einfallswinkel gültig? 

2. Wie wirkt sich die Reflexion auf die Leistung der Mikrowelle aus? Wird die gesamte 

Energie reflektiert? Ändert sich die Leistung des reflektierten Signals mit dem Einfallswinkel? 

3. Ein Metall ist ein guter Reflektor von Mikrowellen. Beobachten Sie die reflektierenden 

Eigenschaften anderer Materialien. Wie reflektieren sie? Geht einige Energie 

durch das Material hindurch? Absorbiert das Material etwas davon? Vergleichen Sie 

die reflektierenden Eigenschaften von leitenden und nichtleitenden Materialien. 



Stellen Sie die Messergebnisse in einem üblichen Bericht dar und werten sie die Ergebnisse 

aus. 

Auswertung 



Experiment 4: Stehende Wellen – Messung 

von Wellenlängen 


Wenn sich zwei elektromagnetische Wellen im Raum treffen, überlagern sie sich. Deshalb ist 

das elektrische Gesamtfeld an jedem Punkt die Summe der elektrischen Felder, die durch beide 

Wellen an diesem Punkt verursacht sind. Wenn sich zwei Wellen der gleichen Frequenz in 

der entgegengesetzten Richtung und in gleichem Raum ausbreiten, bilden sie eine stehende 

Welle. Nullstellen erscheinen, wenn sich die Felder von zwei Wellen annullieren. In diesem 

Fall ist die Wellenamplitude Null. Die Entfernung zwischen Nullstellen ist λ/2, wo λ die 

Wellenlänge der zwei Wellen ist. Auf halben Wegen zwischen je zwei Nullstellen ist die 

Amplitude maximal. An diesen Punkten fügen die beiden Wellen mit der gleichen Phase und 

verstärken sich gegenseitig. 

4.2 Versuchsaufbau (Methode A) 

In diesem Experiment wird die Welle vom Sender auf sich selbst zurückgeworfen, dadurch 

entsteht eine stehende Welle. Das ist der Fall eines Abschluss einer Leitung, der nicht dem 

Wellenwiderstand der Leitung entspricht. Der Abstand D einer Schwingungsnullstelle lautet: 

D=(n+ )* 

mit n= 1,2, ... (4.1) 

1. Ordnen Sie die Ausrüstung, wie es in der Abbildung 4.1 gezeigt wird. 

Abbildung 4.1: Versuchsaufbau zur Messung der Wellenlänge (Methode A) 



2. Stecken Sie den Probedetektor in dem Seitenstecker vom Empfänger ein. Entfernen 

Sie das Empfängerhorn vom Sender, so dass kein Mikrowellensignal ins Horn eingeht. 

Regulieren Sie die Empfängersteuerungen, bis Sie eine starke Leistung messen. 

4.3 Versuchsdurchführung (Methode A) 

1. Lassen Sie den Probedetektor entlang dem Winkelmesserarm Schrittweiten gleiten 

(nicht mehr als 1cm oder 2 cm), bis das Anzeigegerät einen maximalen Wert gibt. 

Dann lassen Sie den Reflektor gleiten (nicht mehr als 1cm oder 2cm), bis ein maximaler 

Wert angezeigt wird. Versuchen Sie die Position vom Detektor und vom Reflektor 

weiter anzupassen, bis das Anzeigegerät den höchsten Wert anzeigt. 

2. Finden Sie jetzt eine Nullstelle der stehenden Welle, indem das Anzeigegerät ein Minimum 

anzeigt. Registrieren Sie die Position vom Probedetektor. 

Anfangsposition= _____________________. 

3. Während Sie den Anzeigegerät beobachten, lassen Sie den Detektor entlang dem 

Winkelmesserarm gleiten, bis der Probedetektor mindestens 10 Antiknoten durchgeführt 

hat und zu einem Knoten zurückgekehrt ist. Registrieren Sie die neue Position 

des Detektors und die Zahl von Minima und Maxima, die überquert wurden. 

Überquerte Minima und Maxima= _____________________. 

Final-Position 

=_____________________. 

4. Verwenden Sie Ihre Daten, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung zu 

rechnen. λ=_________________________. 

5. Wiederholen Sie Ihre Messung und rechnen Sie λ erneut. 

Anfangsposition = _____________________. 

Überquerte Minima und Maxima= _____________________. 

Final-Position =_____________________. 



λ=_________________________. 

4.4 Versuchsaufbau (Methode B) 

In diesem Experiment sind die Mikrowellenhörner keine perfekten Kollektoren der 

Mikrowellenausstrahlung, sondern auch schwache Reflektoren. Die Ausstrahlung vom 

Sender reflektiert zum Teil hin und her zwischen dem Sender und dem Reflektor, damit 

vermindert sich die Amplitude in jedem Durchgang. Jedoch, wenn die Entfernung 

zwischen den Sender- und Empfängerdioden n*λ/2 ist (n ist eine ganze Zahl und λ ist 

die Wellenlänge der Ausstrahlung), dann werden die multiplizierenden reflektierten 

Wellen, die ins Empfängerhorn eingehen, in der Phase mit der am Anfang gesendete 

Welle sein. In diesem Fall ist das Anzeigegerät in Maximum. 

Der Abstand D eines Schwingungsbauches lautet: 

D= n* 

(4.2) 

1. Stellen Sie die Ausrüstung auf, wie es in der Abbildung 4.2 gezeigt wird. Regulieren 

Sie die Empfängersteuerungen, um mit den Sender und Empfänger so eng miteinander 

möglichst einen maßstäblichen Wert vom Anzeigegerät zu bekommen. Entfernen Sie 

langsam den Empfänger entlang dem Winkelmesserarm vom Sender. Wie wirkt sich 

diese Bewegung auf das Anzeigegerät aus? 

Abbildung 4.2: Versuchsaufbau zur Wellenlängemessung (Methode B) 



4.5 Versuchsdurchführung (Methode B) 

1. Lassen Sie den Empfänger ein oder zwei Zentimeter entlang dem Winkelmesserarm 

gleiten, bis Sie ein Maximum vom Anzeigegerät erhalten. Registrieren Sie die Empfängerposition 

entlang der metrischen Skala des Winkelmesserarms. 

Anfangsposition vom Empfänger =_________________________. 

2. Entfernen Sie den Empfänger vom Sender. Halten Sie an, bis der Empfänger mindestens 

10 Positionen durchführt, an denen Sie einen minimalen Wert ablesen können. 

Wenn die Position zurückkehrt, können Sie wieder den maximalen Wert ablesen. 

Registrieren Sie die neue Position des Empfängers und die überquerte Zahl von Minima. 

Minima überquert = _________________________. 

Endeempfängerposition=_________________________. 

3. Verwenden Sie Ihre Daten, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung zu 

rechnen. 

λ=_________________________. 

4. Wiederholen Sie Ihre Messung und rechnen Sie λ wieder 

Anfangsposition vom Empfänger =_________________________. 

Minima überquert 

= ________________________. 

Endeempfängerposition =_________________________. 

λ=_________________________. 


Verwenden Sie die Beziehungsgeschwindigkeit c=λ *f, um die Frequenz des Mikrowellensignals 

für die Methode A und B zu berechnen. (c ist die Luftgeschwindigkeit). (die erwartete 

Frequenz der Mikrowellenausstrahlung ist 10.525 GHz). 



Auswertung 



Experiment 5: Brechung 

5.1 Grundlagen der Brechung 

Wenn die elektromagnetischen Wellen auf eine Grenzfläche zwischen Materialen schräg auftreffen, 

werden Sie gebrochen. Dadurch ändert sich die Richtung der Wellenausbreitung. 

Diese Änderung in der Richtung wird Brechung genannt. Mathematisch wird durch die bekannte 

Beziehung zusammengefasst: n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 (siehe Abbildung 5.1). 

θ 1 : Winkel zwischen der einfallenden Welle und der Normalen zur Grenze zwischen den 

zwei Medien. 

θ 2 : Winkel zwischen der gebrochenen Welle und der Normalen. 

n1: Brechungsindex von der Seite des einfallenden Winkels. 

n2: Brechungsindex von der Seite des Brechungswinkels. 

Abbildung 5.1: Einfallender Winkel und Brechungswinkel 

Jedes Material kann durch einen Brechungsindex n beschrieben werden. Diese Zahl zeigt das 

Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen im Vakuum und 

der Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen im Material. 

Es gilt n=√ r ε r : relative Permitivität 



Im Allgemeinen werden die Medien auf beiden Seiten einer Grenze verschiedenen Brechungsindex 

haben. 

In diesem Experiment werden Sie das Gesetz der Brechung verwenden, um den Brechungsindex 

für Styrol-Kügelschen zu messen. 


1. Bauen Sie die Anlage, wie es in der Abbildung 5.2 gezeigt wird, auf. Drehen Sie das 

Prisma und sehen Sie, wie es auf die einfallende Welle bewirkt. (Reflexion, Brechung 

oder Absorption der Welle). 

Abbildung 5.2: Position des Prismas 


1. Füllen Sie das Prisma mit den Styrol-Kügelchen. Lassen Sie den beweglichen Arm des 

Winkelmessers (Empfänger) rotieren und nehmen Sie den Winkel θ, der das maximale 

gebrochene Signal entspricht. (θ ist der abgelesene Winkel vom Winkelmesser). 

2. Basierend auf das Diagramm von der Abbildung 5.3, bestimmen Sie θ, θ 1 , θ 2 . (Sie 

können einen Gradbogen verwenden, um den Winkel vom Prisma zu messen.). Bestimmen 

Sie n 2 , wenn n1= n air =1 ist. 



Abbildung 5.3: Geometrie der Prisma-Brechung 


1. Im Diagramm der Abbildung 5.3 ist es angenommen, dass die Welle ungebrochen 

wird, wenn Sie die erste Seite des Prismas trifft (an einem Einfallswinkel von 0°). Ist 

das eine gültige Annahme? 

2. Verifizieren Sie, dass der Brechungsindex von der Luft (n air ) gleich eins ist. 

3. Würden Sie annehmen, dass der Brechungsindex der Styrol-Kügelchen in der Prisma- 

Form und der vom festen Styrol-Prisma gleich sind? 



Auswertung 



Experiment 6: Interferenz des doppelten Schlitzes 

6.1 Grundlagen 

Wenn zwei Wellen sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, können sie sich überlagern. 

Ein ähnliches Phänomen kommt vor, wenn eine elektromagnetische Welle zwei Schlitzöffnungen 

durchführt wird (siehe Abbildung 6.1). Die Welle beugt sich in zwei Wellen, die 

sich im Raum hinter den Öffnungen überlagern. Es gibt Punkte im Raum, wo Maxima gebildet 

werden und andere, wo Minima gebildet werden. Mit einer doppelten Schlitzöffnung wird 

sich die Leistung der Welle hinter der Öffnung abhängig vom Winkel der Detektion ändern. 

Für zwei dünne Schlitze, die durch eine Entfernung d getrennt sind, werden Maxima durch 

die folgende Beziehung gefunden, d*sin θ = n*λ (6.1). 

θ: Winkel der Detektion 

λ :Wellenlänge der einfallenden Ausstrahlung, 

n: ganze Zahl 

d: Entfernung zwischen zwei Schlitzen 

φ 

Abbildung 6.1: Interferenz des doppelten Schlitzes 




1. Errichten Sie den Versuch, wie es in der Abbildung 6.2 gezeigt wird. Es sind zwei Reflektoren 

und eine schmale Schlitzdistanzscheibe zu verwenden, um den doppelten 

Schlitz zu bauen. Wir empfehlen eine Schlitzbreite von ungefähr 1.5 cm (siehe Abbildung 

6.2). Versuchen Sie eine mögliche Symmetrie zu halten. 

Abbildung 6.2: Versuchsaufbau 

2. Orientieren Sie den Sender und den Empfänger für die vertikale Polarisation (0°) und 

Orientieren Sie die Empfängersteuerungen, damit Sie die niedrigste Werte ablesen 

können. 


1. Orientieren Sie den Arm vom Winkelmesser so dass, der Empfänger gegenüber zum 

Sender steht. Regulieren Sie die Empfängersteuerungen, um ein Anzeigegerät 1.0 zu 

erhalten. Ändern Sie den Winkel θ und füllen sie die Tabelle 6.1 aus. 

2. Ändern Sie die Entfernung zwischen den Schlitzen und verwenden Sie die breite 

Schlitzdistanzscheibe statt der schmalen Schlitzdistanzscheibe. Die breite Schlitzdistanzscheibe 

ist 50% breiter als die Schmale (90 mm gegen 60 mm). Wiederholen Sie 

die Messung und füllen Sie die Tabelle 6.1.b aus. 



Für schmale Schlitzdistanzscheibe 

Für breite Schlitzdistanzscheibe 


0° 45° 

5° 50° 

10° 55° 

15° 60° 

20° 65° 

25° 70° 

30° 75° 

35° 80° 

40° 85° 

Tabelle 6.1.a 


0° 45° 

5° 50° 

10° 55° 

15° 60° 

20° 65° 

25° 70° 

30° 75° 

35° 80° 

40° 85° 

Tabelle 6.1.b 


1. Stellen Sie graphisch die Daten von der Tabelle 6.1 dar. Identifizieren Sie die Winkel, 

an denen die Maxima und Minima der Interferenz vorkommen (Fraunhofer Minima). 

2. Berechnen Sie die Winkel, an denen Sie die Maxima und Minima erwarten würden. 

(λ=2.85 cm). Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse. 

3. Erklären Sie den Fall in der die Empfangsleistung maximal ist. Betrachten Sie jeden 

Schlitz als einzelnen Strahler. 

Wie bewirkt sich der einzelne Schlitz auf die allgemeine Interferenz? 





Experiment 7: Lloydspiegel 


In vorherigen Experimenten haben wir beobachtet, wie eine einzelne elektromagnetische Welle 

in zwei Wellen sich beugt und wie sich dadurch eine Interferenz bildet. 

Der Lloydspiegl ist ein anderes Beispiel dieses Phänomens, damit können wir die Wellenlänge 

abmessen. 

Abbildung 7.1: Lloydspiegel 

Die Abbildung 7.1 ist ein Diagramm vom Lloydspiegel dargestellt. Eine elektromagnetische 

Welle vom Punkt A wird im Punkt C detektiert. Ein Teil von der elektromagnetischen Wellen 

breitet sich direkt zwischen A und C aus, aber ein anderer Teil erreicht den Punkt C nach einer 

Reflexion im Punkt B. Ein maximales Signal wird detektiert, wenn zwei Wellen in Phase 

sind. Es ist angenommen, dass das Diagramm der Abbildung 7.1 eine Einstellung für ein maximales 

Signal zeigt. Ein anderes Maximum wird gefunden, wenn der Reflektor nach hinten 

setzt. Die Länge des reflektierten Richtstrahl ist AB+BC+λ. 




1. Ordnen Sie die Ausrüstung, wie es in der Abbildung 7.2 gezeigt wird. 

Abbildung 7.2: Versuchsaufbau zum Lloydspiegl 

2. Für beste Ergebnisse sollten der Sender und der Empfänger soweit wie möglich entfernt 

sein. Der Empfänger und der Sender sind vom Zentrum des Winkelmessers 

gleich weit entfernt (d 1 ) und die Hörner stehen direkt einander gegenüber (siehe Abbildung 

7.3). Die Oberfläche des Reflektors muss parallel zur Achse der Sender- und 

Empfängerhörner sein. 

3. Während Sie langsam den Reflektor vom Zentrum des Winkelmessers entfernen, beobachten 

Sie das Anzeigegerät auf dem Empfänger. Bemerken Sie, wie das Anzeigegerät 

eine Reihe von Minima und Maxima durchführt. 

4. Finden Sie die Position des Reflektors, in der er einen minimalen Anzeigewert erzeugt. 



Abbildung 7.3: Übertragung und Empfangspunkte 


1. Messen Sie h 1 ab, h 1 ist die Entfernung zwischen dem Zentrum vom Winkelmesser 

und der Oberfläche des Reflektors. 

h1 = _________________________. 

2. Entfernen Sie langsam den Reflektor vom Winkelmesserzentrum, bis das Anzeigegerät 

ein Maximum durchführt und zu einem neuen Minimum zurückkehrt. 

Messen Sie h 2 ab. h 2 ist die neue Entfernung zwischen dem Zentrum des Winkelmessers 

und der Oberfläche des Reflektors. 

h2 = _________________________. 

3. Messen Sie d 1 . d 1 ist die Entfernung zwischen dem Zentrum der Grad-Skala und 

der Senderdiode. 

d1 = _________________________. 

4. Verwenden Sie Ihre gesammelten Daten, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung 

zu berechnen. 

λ = _________________________. 

5. Ändern Sie die Entfernung zwischen dem Sender und Empfänger und wiederholen 

Sie Ihre Messungen. 



h1 = _________________________. 

h2 = _________________________. 

d1 = _________________________. 

λ= _________________________. 


Warum ist es wichtig in diesem Experiment, dass die effektive Sendungs- und Empfangspunkte 

gleich weit entfernt vom Zentrum des Winkelmessers sind? 

Wichtig: Stehen Sie nicht vor dem Messaufbau, wenn Sie das Experiment durchführen. Ihr 

Körper ist ein Reflektor.Versuchen Sie deshalb, zu einer Seite hinter der Ebene des Antennenhornes 

zu stehen. 

Auswertung 



Experiment 8: Fabry-Perot Interferometer 


Wenn eine elektromagnetische Welle auf einen schwachen Reflektor stößt, ist ein Teil der 

Welle reflektiert und der andere Teil durch den schwachen Reflektor transmittiert. Ein Fabry- 

Perot Interferometer besteht aus zwei parallelen schwachen Reflektoren, die zwischen einer 

Wellenquelle und einem Empfänger gestellt sind (siehe Abbildung 8.1). 

Die Welle reflektiert mehrfach hin und her zwischen den zwei schwachen Reflektoren. Jedoch 

emittiert mit jedem Durchgang ein Teil von der Strahlung zum Detektor. Wenn die Entfernung 

zwischen den schwachen Reflektoren n*λ/2 gleich ist, wobei λ die Wellenlänge der 

Strahlung ist und n eine ganze Zahl ist, dann werden alle Wellen, die zum Detektor emittieren, 

in Phase sein. In diesem Fall wird ein maximales Signal vom Empfänger detektiert. Wenn 

die Entfernung zwischen den schwachen Reflektoren nicht ein Vielfache von λ/2 ist, dann 

wird ein Grad der zerstörenden Interferenz vorkommen und wird das Signal kein Maximum 

sein. 


1. Errichten Sie den Messaufbau, wie es in der Abbildung 8.1 gezeigt ist. Stecken Sie 

den Sender ein und regulieren Sie die Empfängersteuerungen für ein leicht lesbares 

Signal. 



Abbildung 8.1: Fabry-Perot Interferometer 

2. Variieren Sie die Entfernung zwischen den schwachen Reflektoren und beobachten Sie 

die relative Minima und Maxima. 


1. Optimieren Sie die Entfernung zwischen den schwachen Reflektoren, um einen maximalen 

Wert am Anzeigegerät zu erhalten. d1 ist die Entfernung zwischen den schwachen 

Reflektoren. 

d 1 = _________________________. 

2. Während Sie das Anzeigegerät beobachten, entfernen Sie langsam einen von den 

Schwachen Reflektoren vom anderen. Vergrößern Sie d 1 , bis das Anzeigegerät mindestens 

10 Minima durchgeführt hat und zu einem Maximum zurückgekehrt ist. 

Notieren Sie die Zahl von Minima, die überquert wurden. Dokumentieren Sie auch d 2 . 

d 2 ist die neue Entfernung zwischen den schwachen Reflektoren. 

Überquerte Minima= _________________________. 

d 2 = _________________________. 

3. Nutzen Sie Ihre Daten, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung zu berechnen. 

λ=_________________________. 

4. Beginnen Sie mit einer verschiedenen Entfernung zwischen den schwachen Reflektoren 

und wiederholen Sie Ihre Messungen von 1-3. 



d1 = _________________. 

d2 = _________________. 

Überquerte Minima= ___________________. 

λ=_________________________. 


1. Welchem Abstand ist zwischen den zwei schwachen Reflektoren an den Empfänger 

zu wählen, um ein minimales Signal zu erhalten? 

2. In einem optischen Fabry-Perot Interferometer erscheint die Interferenz normalerweise 

als eine Reihe von konzentrischen Kreisen.Warum kommt solches Phänomen vor? 

. 



Experiment 9: Michelson Interferometer 


Wie der Fabry-Perot Interferometer teilt der Michelson Interferometer eine einzelne Welle. 

Danach bringt es die geteilten Wellen wieder zusammen, damit sie sich überlagern und sie 

eine Interferenz bilden. Die Abbildung 9.1 zeigt den Aufbau für den Michelson Interferometer. 

A und B sind Reflektoren und C ist ein schwacher Reflektor. Mikrowellen breiten sich 

vom Sender bis den Empfänger über mehr als zwei verschiedene Pfade aus. 

In einem Pfad geht die Welle direkt durch C, dann reflektiert von A zu C zurück. Und wird 

dann von C in den Empfänger reflektiert. In anderen Pfad reflektiert die Welle von C zu B 

und dann zurück durch C in den Empfänger. 

Abbildung 9.1: Aufbau eines Michelson Interferometer 

Falls die zwei Wellen in Phase sind, wenn sie den Empfänger erreichen, wird ein maximales 

Signal detektiert. Bei der Bewegung eines Reflektors, ändert sich die Wellenlänge. Dadurch 

ändert sich die Phase am Empfänger und es wird nicht mehr ein Maximum detektiert. 

Wenn jede Welle zweimal zwischen den Reflektor und den schwachen Reflektor durchgeht, 

indem die Entfernung des Reflektors λ/2 ist, wird eine ganze 360°-Drehung in der Wellenphase 

am Empfänger verursacht. Bei der Entfernungsänderung von 0 auf λ/2 ein Minimum und 

ein Maximum auf dem Anzeigegerät angezeigt. 




1. Der Messaufbau ist gemäß der Abbildung 9.1 zu erstellen. Stecken Sie den Sender ein 

und regulieren Sie den Empfänger für ein leicht lesbares Signal. 

2. Gleiten Sie den Reflektor A entlang dem Winkelmesserarm und beobachten Sie die relative 

Maxima und Minima vom Ablenkungsmesser. 


1. Schieben Sie den Reflektor in eine Position, die ein Maximum auf dem Anzeigegerät 

erzeugt. Notieren Sie die Position des Reflektors auf dem Winkelmesserarm X 1 . 

X 1 = _________________________. 

2. Unter Beobachtung des Anzeigegeräts, entfernen Sie langsam den Reflektor vom 

schwachen Reflektor, bis das Anzeigegerät mindestens 10 Minima durchgeführt hat 

und zu einem Maximum zurückgekehrt ist. Registrieren Sie die Zahl von Minima, die 

überquert wurden. Notieren Sie auch die neue Position des Reflektors auf dem Winkelmesserarm 

X 

. 

2 


X 2 = _________________________. 

3. Nutzen Sie Ihre Daten, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung zu berechnen. 

λ= _________________________. 

4. Ändern Sie die Position des Reflektors A und wiederholen Sie Ihre Messungen. 

X 1 = _________________________. 


X 2 = _________________________. 

λ= _________________________. 




Sie haben das Interferometer verwendet, um die Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung 

zu messen. Erklären Sie kurz Wie stellt ein optisches Interferometer die optimale Entfernung 

zur Verfügung? 



Experiment 10: Lichtwellenleiter 


Licht kann nicht nur durch den leeren Raum sondern auch durch bestimmte Materialien wie 

Glas sich ausbreiten. In der Lichtwellenleiter ist eine dünne und flexible Glasröhre als eine 

Lichtübertragungsleitung von einem Laser. Ebenso kann eine Kupferleitung als eine Übertragungslinie 

für elektrische Signale fungieren. Auf die gleiche Weise kann diese Schwankung 

der elektrischen Impulse Informationen durch die Kupferleitung (z.B. Telefonnachricht) tragen. 

Die Schwankung in der Leistung des Laserlichtes kann Informationen durch die Glasfaser 

tragen. 


1. Richten Sie den Sender und den Empfänger direkt gegenüber von einander auf dem 

Winkelmesser aus und regulieren Sie die Empfängersteuerungen für ein lesbares Signal. 

2. Füllen Sie einen röhrenförmigen Plastikbeutel mit Styrol-Kügelchen (binden Sie das 

Ende oder verwenden Sie ein Gummiband). Legen Sie ein Ende des Beutels im Senderhorn. 

Was geschieht mit dem Anzeigegerät? Legen Sie jetzt die andere Endung ins 

Empfängerhorn. Was ist der Unterschied zwischen der Leistung des detektierten Signals 

mit dem Beuteln und ohne Beutel? 

3. Entfernen Sie den Plastikbeutel und drehen Sie den drehbaren Winkelmesserarm, bis 

keine Ablenkung erscheint. Legen Sie eine Endung des Beutels im Senderhorn, andere 

im Empfängerhorn. Beobachten Sie das Anzeigegerät. 

4. Ändern Sie den Radius der Krümmung des Plastikbeutels. Wie bewirkt es die Signalstärke? 

Ändert sich das Signal graduell oder plötzlich nach der Änderung der radialen 



Krümmung der Plastikbeutet? Finden Sie den Radius der Krümmung, an der das Signal 

bedeutsam zu fallen anfängt. 


1. Für den Fall der maximalen Dämpfung: bestimmen Sie den Winkel der inneren Gesamtreflexion 

für die Styrol-Kügelchen basierend auf die radiale Krümmung. Können 

Sie diesen Wert verwenden, um den Index der Brechung der Styrol-Kügelchen zu bestimmen? 

2. Würden Sie annehmen, dass der mit Styrol-Kügelchen und mit der Ausstrahlung gefüllte 

Plastikbeutel dieselbe Funktion an optischen Frequenzen hat? Warum? 



Experiment 11: Brewster-Winkel 


Wenn eine elektromagnetische Strahlung von einem Medien in einem anderen durchführt 

wird, wird ein Teil der Strahlung an der Oberfläche des neuen Mediums reflektiert. In diesem 

Experiment werden Sie entdecken, dass der Betrag des reflektierten Signals von der Polarisation 

der Strahlung abhängt. Tatsächlich gibt es für einen bestimmten Einfallswinkel oder den 

sogenannten Brewster-Winkel einen Polarisationswinkel, für den keine Strahlung reflektieren 

wird. 


1. Verwenden Sie die Ausrüstung, wie es in der Abbildung 11.1 gezeigt ist. 


2. Setzen Sie sowohl den Sender als auch den Empfänger für die horizontale 

Polarisation (90°). 




1. Orientieren Sie die Platte (Polyethylene Panel), indem der Einfallswinkel der Mikrowelle 

vom Sender 20° ist. 

2. Drehen Sie den Winkelmesserarm, bis die Position des Empfängers ein maximales 

Signal von der Platte reflektieren lassen. 

3. Regulieren Sie die Empfängersteuerungen und registrieren Sie die auf dem Anzeigegerät 

abgelesenen Werte in der Tabelle 11.1 

4. Ohne den Winkel zwischen dem übersandten Strahl, der Polyäthylenplatte, und dem 

Empfänger zu ändern, rotieren Sie die beiden Hörner, bis Sie die vertikale Polarisation 

(0°) haben. Nehmen Sie die neuen Werte vom Anzeigegerät auf. 

5. Wiederholen Sie Schritte 2 und 3 und setzen Sie den Einfallswinkel auf jeden der in 

der Tabelle gezeigten Werte. An jedem Punkt setzen Sie den Sender und den Empfänger 

für die horizontale und die vertikale Polarisation, dann notieren Sie den auf das 

Anzeigegerät abgelesenen Wert. 

Winkel 

Anzeigegerät 

(Horizontale 

Polarisation ) 

Anzeigegerät 

(Vertikale 

Polarisation) 

20° 

25° 

30° 

35° 

40° 

45° 

50° 

50° 

55° 

60° 

65° 

70° 

75° 

Tabelle 11.1 



6. Skizzieren Sie die Werte vom Anzeigegerät in Abhängigkeit vom Einfallswinkel. Tragen 

Sie sowohl die Werte von der horizontalen als auch von der vertikalen Polarisation 

in demselben Graphen auf. Markieren Sie den Brewster-Winkel, an dem die horizontal 

polarisierte Welle nicht reflektiert wird. 


1. Erklären Sie, wie Polaroid-Sonnenbrillen verwendet werden, um die durch die Sonne 

verursachte Blendung zu reduzieren. Sollten die Brille dafür entworfen werden, um 

das vertikal oder das horizontal polarisierte Licht zu blockieren? 

2. Konnten Sie die Mikrowellenapparate verwenden, um den Winkel von Brewster zu 

finden, indem Sie statt der reflektierten Welle die übersandte Welle untersuchten und 

wie? 



Experiment 12: Bragg Beugung 


Das Gesetz von Bragg ermöglicht durch die Beziehung zwischen den Zwischenebenabstand 

im Kristall und den Streueinfallswinkel (X-Strahlen) eine Untersuchung der Kristallstruktur. 

In diesem Experiment wird das Gesetz von Bragg auf eine makroskopische Skala demonstriert, 

indem Sie einen kubischen Kristall, die aus 10 mm-metallische Kugeln besteht, verwendet 

werden. 

Vor der Durchführung dieses Experimentes sollten Sie die Theorie der Bragg Beugung verstehen. 

Im Besonderen sollten Sie die zwei Kriterien verstehen. Diese Kriterien müssen für 

eine Welle getroffen werden, um sie von einem Kristall in einen besonderen Winkel zu beugen. 

Nämlich gibt es eine Ebene von Atomen im Kristall, die in Bezug auf die einfallende Welle 

orientiert ist, wo: 

1) Einfallende Welle und reflektierte Welle sind gleich 

2) Bragg Gleichung ist 2*sinθ = n*λ, mit 

d: Abstand zwischen den beugenden Ebenen ist. 

θ: Glanz- oder Braggwinkel. Winkel zwischen Röntgenstrahl und Gitterebene 

n: Ganze Zahl. 

λ: Wellenlänge. 




1. Erstellen Sie den Versuchsaufbau, wie es in der Abbildung 12.1 gezeigt ist. 


2. Bemerken Sie die drei Gruppen von angezeigten Ebenen (siehe Abbildung 12.2). 

(Die Benennungen (100), (110), und (210) sind die Miller-Indizes für diese Ebenen). 

Abbildung 12.2: Atomebene von Bragg Kristall 

Orientieren Sie den Sender und den Empfänger, so dass sie direkt einander gegenüberstehen. 

Richten Sie den Kristall aus, so dass die (100) Ebene zum einfallenden Mikrowellenstrahler 

parallel ist. 




1. Regulieren Sie den Empfänger, bis Sie das Signal lesen können. Registrieren Sie den 

auf dem Anzeigegerät angezeigten Wert. 

2. Drehen Sie den Kristall 1° im Uhrzeigersinn und den drehbaren Winkelmesser 2°. Registrieren 

Sie den Bragg Winkel des einfallenden Strahlers und des angezeigten Wertes. 

(Der Braggwinkel ist die Ergänzung des Einfallswinkels. Es wird in Bezug auf die 

Ebene unter der Untersuchung „NICHT die Oberfläche des Würfels“ gemessen, siehe 

Abbildung 12.3). 

Abbildung 12.3: Braggwelle 

3. Scheiten Sie in dieser Weise fort und drehen Sie den Winkelmesserarm 2° für jede 

Drehungsgrad des Kristalls. Notieren Sie den Winkel und den angezeigten Wert an 

jeder Position. (falls Sie die LEISTUNG auf dem Empfang ändern, vergessen Sie 

nicht das in Ihren Daten anzuzeigen). 

4. Stellen Sie die relative Leistung des gebeugten Signals in Abhängigkeit vom 

Braggwinkel des einfallenden Strahlers grafisch dar. 

Bei welchen Winkeln kommen bestimmte Maxima für die gebeugte Leistung vor? 

5. Verwenden Sie die bekannte Wellenlänge der Mikrowellenausstrahlung (2.85 cm) und 

das Gesetz von Bragg, um den Abstand zwischen (100) Ebenen des Kristalls von 

Bragg zu bestimmen. Messen Sie den Abstand zwischen den aufeinander folgenden 

Ebenen und vergleichen Sie es mit Ihrer experimentellen Bestimmung. 

6. Wiederholen Sie das Experiment für (110) und (210) Ebenen. 




1. Welche anderen Gruppen von Ebenen könnten Sie nehmen, um die Beugung in einem 

kubischen Kristall zu zeigen? Würden Sie annehmen, dass die Beugung mit diesem 

Apparat erkennbar ist? Warum? 

2. Falls Sie vorher die Orientierung der "Zwischenatomebene" im Kristall nicht kennen, 

wie würde das die Kompliziertheit des Experimentes betreffen? Wie würden Sie an 

das Auffinden der Ebene gehen?

Praktikumsversuch der Wahlpflichtvorlesung Antennen und ...

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