Untersuchung Hertz'scher Wellen mit einem FM-Transmitter

von Jens Tiburski

Bei der Behandlung des Themas "Informationsübertragung mittels Hertz'scher Wellen" habe ich festgestellt, dass der Mikrowellen-Generator nicht mehr funktionierte. Ausserdem war das Übertragen von Piep-Tönen auch nicht mehr zeitgemäß.

Deshalb habe ich zur Demonstration der Ausbreitung und Übertragung Hertz'scher Wellen diesmal einen handelsüblichen FM-Transmitter verwendet. Diese Teile sind inzwischen sehr preiswert zu erwerben ...

Für die folgenden Versuche braucht man dieses Zubehör:


FM-Transmitter


MP3-Player


Radio mit FM-Band


Metallschüssel


Metallplatte


Arbeitsblatt [ Word-Dokument ]

Versuchsdurchführung:

Der MP3-Player wird an den FM-Transmitter angeschlossen.

Beide Geräte werden eingeschaltet.

Radioempfänger wird eingeschaltet.

Den Radioempfänger auf das FM-Band und die Frequenz des FM-Transmitters (87,6 MHz) einstellen.

Hier kann nun auf die Welleneigenschaften Frequenz und Wellenlänge näher eingegangen werden.

Der Unterschied zwischen FM (Frequenz-modulierte e.-m. Wellen) und AM (Amplituden-modulierte e.-m. Wellen) kann besprochen werden.

Nach dem Unterrichtsgespräch über Sendefrequenz, Empfangsfrequenz, Wellenlänge etc. kann das Arbeitsblatt bearbeitet werden. 

Der MP3-Player liefert das Nutzsignal. Der FM-Transmitter liefert das Trägersignal und sorgt für die Modulation und Übertragung (Senden) der modulierten Welle. Das Empfangsteil (Tuner) der Radios demoduliert das Signal und macht das Nutzsignal wieder hörbar!

 


Arbeitsblatt Lösung [ Word-Dokument ]

Wenn man nun den FM-Transmitter zusammen mit dem MP3-Player in eine Metallschüssel legt, wird das Signal nur deutlich empfangen, wenn die Schüssel unterhalb der Antenne des Radios ist. Hebt man die Schüssel höher so gelangen nur sehr wenige Wellen zum Empfänger (Beugung!) und der Empfang wird schlechter.


 geradlinige Ausbreitung [ Word-Dokument ]


Reflexion [ Word-Dokument ]

Durch die Hinzunahme einer recht großen Metallplatte kann man nun noch die Reflexion Hertz'scher Wellen demonstrieren. Der Effekt war zwar nicht so deutlich wie gewünscht, aber über die Länge der Verbindung zwischen MP3-Player und FM-Transmitter (vermutlich als Sendeantenne verwendet) kann man die Messwerte "schönen" ...

Der Nachweis der Interferenz (und damit auch zwangsläufig der Beugung) kann geführt werden, indem die Frequenz des FM-Transmitter auf eine Frequenz eingestellt wird, auf der auch ein anderer Sender sendet. In diesem Falle überlagern sich beide Signale (ungestört, jedenfalls physikalisch - für die Ohren eher gestört *ggg*) und man hört beide Signale gleichzeitig - Interferenzen hörbar gemacht! In diesem Zusammenhang kann auf Interferenzen bei besonderen Wetterlagen hingewiesen werden, wenn das Signal eines Senders ungewöhnlich weit ausgestrahlt wird und sich dadurch mit einem anderen Sender überlagert ...

Der Nachweis der Brechung ist mir mit dieser Experimentiereinrichtung leider nicht gelungen - aber das hat ja mit dem Mikrowellen-Generator ebenfalls nur ansatzweise funktioniert.

Abrunden kann man diese Unterrichtseinheit mit der Animation zum Arbeitsblatt und der Word-Puzzle-Übung:

[ http://tiburski.de/cybernautenshop/virtuelle_schule/dfu/hertzsche_wellen/index.htm ]