Resonanz
Also, wir haben gerade angeschaut, was passiert, wenn eine Welle reflektiert wird und so eine stehende Welle ausbildet. In der nächsten Demonstration wollen wir schauen, was passiert, wenn die Welle viele Male hin und her geworfen wird. (Die tatsächliche Anzahl von Wellen, die du hier erhältst, hängt von der Geschwindigkeit deines Computers ab.)
(Restart=neu anfangen; Wavelength=Wellenlänge; Ratio=Verhältnis)
OK, warum sieht das jetzt so ganz anders aus?
Das zeige ich dir jetzt. Zunächst einmal ziehe den Schieberegler ganz nach rechts, sodass die Wellenlänge genau der halben Länge der Innenseite des Kastens entspricht, in dem sie hin und her reflektiert wird.
Hoppla, die meisten meiner grauen Wellen verschwinden, wenn ich das tue! Wo sind sie hin?
Die sind nicht einfach weg, sondern sie liegen genau aufeinander, sodass man sie nicht getrennt sehen kann. Wenn sich hin und her laufende Wellen in dieser Weise überlagern, heißt das "Resonanz".
Ah, ja, alles klar. Und wenn ich nun die Wellenlänge ein kleines bisschen ändere, dann fangen sie an, ein wenig auseinander zu laufen.
Und wenn du sie weit genug veränderst, dann laufen die einzelnen Wellen so weit auseinander, dass sie anfangen, sich gegenseitig auszulöschen, und die rote Kurve wird flacher. Hier zeigen wir eigentlich nur ein paar Wellen. Aber wenn man die Welle oft genug hin und herlaufen ließe, wie es auch im wirklichen Mikrowellenherd passiert, dann würde sie sich selbst auslöschen, und zwar mit Lichtgeschwindigkeit, sobald sie auch nur anfängt, ein bisschen auseinander zu laufen.
Aha. Wir haben hier nur ein paar sich langsam ausbreitende Wellen, aber in einer echten Welle mit Lichtgeschwindigkeit würde alles ziemlich schnell ablaufen. Heißt das, dass die einzigen Wellen, die im Mikrowellenherd herumlaufen können, ohne sich selbst auszulöschen, eine Wellenlänge haben, die ein halbes Mal so lang ist wie der Ofen selber?
Nicht ganz. Solange der Abstand der Wände voneinander einer ganzen Zahl von halben Wellenlängen entspricht, ist die Welle in Resonanz. Mit anderen Worten, wenn in den Herd ein, zwei oder drei (oder eine andere ganze Zahl) halbe Wellen passen, dann werden diese Wellen resonieren. Aber bei zwei-ein-viertel Wellenlängen zum Beispiel werden sie sich schließlich auslöschen.
Ich hatte doch einige Probleme, dieses Konzept zu verstehen. Wenn das bei dir auch so ist, dann komm mit mir, um zu sehen, wie Badezimmerfliesen dir beim Verständnis von Resonanz helfen können.
Die Hauptidee, die man hier verstehen muss, ist, dass man alle möglichen Wellen in einen Mikrowellenherd einstrahlen kann. Diejenigen, die eine ganze Anzahl von Malen hineinpassen, werden resonieren und sich verstärken. Diejenigen, die nicht passen, werden sich schnell selber auslöschen.
Das ist wohl auch, warum Gitarrensaiten bestimmte Noten klingen lassen — wenn ich die Saite zupfe, "überleben" nur gewissen Schwingungen. Die anderen werden ausgelöscht.
Ja, genau. Wenn du eine Gitarrensaite unter einem Stroboskop (oder sogar einer Leuchtstoffröhre) anschaust, kannst Du sehen, dass sie eine stehende Welle ausbildet. Ein anderes Experiment,das du leicht ausführen kannst, ist das Singen unter der Dusche (die Wände reflektieren Schall recht gut). Fang mit irgendeinem Ton an und ändere langsam seine Höhe. Bei bestimmten Tonhöhen wird der Ton plötzlich lauter, weil gerade eine ganze Zahl von Schallwellen zwischen die Wände passt.
Du hast das Ende dieser Kette von Erklärungen erreicht. Von hier aus kannst du entweder zurück zur Einleitung gehen oder eine Seite über Mikrowellensicherheit lesen.
