Optik

Elektromagnetisches Spektrum

Mikrowellen

  • Was haben Infrarotstrahlung …
  • … Mikro- und Radiowellen …
  • … und Licht gemeinsam?

Mikrowellen

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Größenordnung der Wellenlänge: zwischen \(1\,{\rm m}\) und \(1\,{\rm mm}\)
  • Größenordnung der Frequenz: von \(300\,{\rm MHz}\) bis \(300\,{\rm GHz}\)
  • Anwendungen: Radar, Regenradar, Mikrowellenherd

Mikrowellen haben Wellenlängen im Bereich von Dezimetern bis Millimetern.

Mikrowellenherd

Der Mikrowellenherd verwendet Mikrowellen im Bereich von 12cm Wellenlänge (2450MHz). Diese durchdringen das Gargut einige Zentimeter und werden durch Wassermoleküle im inneren des Garguts absorbiert. Dadurch erwärmt sich das Gargut nicht nur von außen, wie bei anderen Öfen, sondern von innen.

Zentimeter-, Millimeter- und Mikrometerwellenwellen

Radar-Flugüberwachung

Mikrowellen mit kurzer Wellenlänge durchdringen Dunst, Regen und Wolken ziemlich ungehindert. Deshalb werden sie als Navigationshilfe für Flugzeuge und Schiffe in Form von Radar eingesetzt. (Radar = Radio detecting and ranging) Ein Radargerät sendet kurze elektromagnetische Impulse aus und empfängt ihre Echos. Aus der Laufzeit vom Sende- bis zum Empfangsimpuls bestimmt man richtungsabhängig den Abstand des Reflektors.

Die hohe Frequenz der Mikrowellen erlaubt den Transport großer Informationsdichte. Diese Eigenschaft und die geringe Absorption durch Dunst, Wolken oder Regen macht sie zum geeigneten Informationsträger für größere Datenmengen über geradlinige Strecken, wie bei der Satelliten-Nachrichtentechnik und beim Mobilfunk.

Wetterstation-Radar

Dezimeterwellen (ultra high frequency) UHF

Wellenlänge: Wellenlänge: 10cm bis 1 m; Frequenz: 300 bis 3000 MHz

Anwendung: Rundfunk und Amateurfunk und Mobilfunk.

Zentimeterwellen (super high frequency) SHF

Wellenlänge: 1 bis 10 cm; Frequenz: 3 bis 30 GHz

Anwendung: Radar und Flugüberwachung.

Millimeter- und Mikrometerwellen (extreme high frequency) EHF

Wellenlänge: 1 bis 10 mm; Frequenz: 30 bis 300 GHz bzw.

Wellenlänge: 0,1 bis 1 mm; Frequenz: 300 bis 3000 GHz

Anwendung: Wolkenradar.

Bildaufnahmen im Mikrowellenbereich

Mittels Radar, bei dem vom Satelliten oder Flugzeug aus Wellen gesandt und empfangen werden kann unterschiedlicher Abstand und unterschiedliches Reflexionsvermögen zu solchen Aufnahmen führen, bei denen die Wolken dann farblich herausgestellt werden.

Hier wurde das Eis in Alaska mit dem ERS 1 Satellit (Wellenlänge 5,7 cm C-Band) beobachtet, was auch nur wegen der guten Durchdringung des dort oft sehr häufigen Nebels durch Mikrowellen möglich ist.

Dieses Bild wurde vom Amazonas aus dem JERS - Satelliten mit einer Wellenlänge von 20 cm (L-Band) aufgenommen.

Aus dem Weltall selbst kommt aus allen Himmelsrichtungen die sogenannte Hintergrundstrahlung, deren Verteilung das nebenstehende Bild zeigt.

 
Druckversion