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Kollision von Wellen

Verfasst: 7. Mai 2009, 21:15
von olllie
Hallo,
Elektromagnetische Wellen können sich ja aufaddieren und subtrahieren,anders gesagt miteinander interferieren.
Da es so viele Wellen in unserer Umwelt gibt, warum kommt dann überhaubt ein Signal, wie z.B. das eines Handys so genau bei uns an. Müßten diese Wellen, und die anderen, nicht alle miteinander interferieren. Wenn ich in einen See an unterschiedlichen Stellen Steine reinwerfe "interferieren" sie doch auch alle miteinander?

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 7. Mai 2009, 21:48
von Maclane
Gute Frage! :well:

Ich denke, das liegt daran, dass man Frequenz und Modulation des betreffenden Senders schon ziemlich genau treffen muss, um sein Signal zu stören. Aber weil jeder Sender seine eigene Frequenz hat (auch WLAN, Bluetooth und dergleichen sind ja genormt) passiert das nicht.

Nicht umsonst gibt es ja extra Behörden in jedem Land, welche die Nutzung von bestimmten Frequenzen überwachen und freilich auch die Nutzungsrechte "verkaufen".

Wilfried wird das sicherlich im Detail erklären können, jede Wette. ;)

Gruß
Mac

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 7. Mai 2009, 23:04
von Xathan
Dazu sei gesagt, dass WLAN und Bluetooth gemeinsam das 2,4GHz-Band benutzen, was sicher den ein oder anderen schonmal nen WLAN-Einbruch beschert hat. Sonst gebe ich Maclane recht, die Wellen sind auf verschiedene Arten moduliert und ausserdem sind die Frequenzbänder bis in den Gigahertz-Bereich nutzbar, was die Anzahl der Störungen doch gut minimieren dürfte.

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 7. Mai 2009, 23:31
von olllie
Trotzdem,
Für mich müßte eigentlich nur Kuddelmuddel rauskommen.
Was wäre, eine waghalsige Theorie, wenn alle Wellen miteinander interferiert, aufs Gesamte gesehen, wieder die "normalen" Wellen ergeben würden?
Da war doch mal ein gewisser Feyman Richard, wenn ich mich nicht irre, der einmal sagte, das Licht, das auf einen Spiegel trifft, mit der ganzen Fläche "kommuniziert", und eben die Wahrscheinlichkeit , wie das Licht wieder austritt in ungefähr so mit den klassischen Gesetzen übereinstimmt. Wenn man jetzt einzelne Teile des Spiegels "ausradiert", so würde auf einmal nicht mehr Eintrittswinkel gleich Austrittswinkel sein.
Vielleicht ist dies auf die Wellentheorie überspielbar. Ich weiß: ne gewagte Theorie.

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 8. Mai 2009, 07:08
von tomS
El.-mag Wellen haben die Eigenschaft, dass sie linear miteinander interferrieren, d.h. man kann jede einzelne Welle (Frequenz) auch wieder aus dem Salat herauspräparieren, und zwar sowohl mathematisch (Fouriertransformation) als auch physikalisch (z.B. exakt abgestimmte Antennen, Filter u.a.).

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 8. Mai 2009, 07:09
von tomS
Ach ja nochwas, der Thread gehört eigentlich in den Themenbereich "Physikalisches" verschoben.

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 8. Mai 2009, 20:19
von Koschi
olllie hat geschrieben:Hallo,
Elektromagnetische Wellen können sich ja aufaddieren und subtrahieren,anders gesagt miteinander interferieren.
Da es so viele Wellen in unserer Umwelt gibt, warum kommt dann überhaubt ein Signal, wie z.B. das eines Handys so genau bei uns an. Müßten diese Wellen, und die anderen, nicht alle miteinander interferieren. Wenn ich in einen See an unterschiedlichen Stellen Steine reinwerfe "interferieren" sie doch auch alle miteinander?
Wenn du 2 Steine mit etwas Abstand in den See wirst und die wellen an einander vorrüber sind wirst du wieder genau sagen können welche welle zu welchem stein gehört hat. Und auf Elektromangnetische Wellen übertragen ist es das was Tom schon sagte.
Problematisch wird es erst wenn 2 Wellen mit gleicher Frequenz und einem Phasenunterschied von 180° aufeinandertreffen.Da sollte im normalfall dann die summe von 0 rauskommen. Und ich glaube das gilt auch nur für Sinus Signale. Das sollte aber nicht passieren weil wie Maclane schon sagte es gibt extra Behörden die sowas überwachen.

Gruß Koschi

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 8. Mai 2009, 23:15
von wilfried
Tag zusammen
Nicht umsonst gibt es ja extra Behörden in jedem Land, welche die Nutzung von bestimmten Frequenzen überwachen und freilich auch die Nutzungsrechte "verkaufen".
Das ist die Regulierungsbehörde. Weiß ich deshalb, da ich auf meinem Schiff eine UKW Schiffsfunkanlage habe und diese muss von dieser behörde genehmigt werden. Alles was sendet, wird dort überwacht.

Wilfried wird das sicherlich im Detail erklären können, jede Wette. ;)

Ja, das kann ich.

Eine EM Welle hat zunächst die Eigenschaft, dass sich diese a) in ihrer Frequenz b) mit ihrer Modulation und c) mit ihrer Polarisation, d) mit ihrer Phase e) mit ihrer Amplitude und f) mit ihrem Offset von den anderen Wellen unterscheidet.

Wellen interferieren, wenn diese über ein Medium gekoppelt sind. Wasser ist solch ein Kandidat. Wellen im Ozean, Meer oder auch Badewanne besitzen ein Fortpflanzungsmedium, das den Impuls weiterleitet. So sind auch besondere Erscheinungen vorhanden:

schaut man sich am Strand Wellen an, erkennt man, daß so etwa jede 5. Welle eine größere Amplitude hat.
Wellen kurzer Länge überholen Wellen großer Länge. Das kann zu Katastrophen führen: Freak waves, Monsterwellen, de drie Geuisters (die drei Geschwister), Kawenzmann sind die Namen derselben.
Berechnen kann man das über Schrödinger Gleichung.

EM Wellen breiten sich in der Luft aus, im Weltall, naja, halt nahazu überall.Im Wasser oder anderen dichten Medien sind diese extrem gedämpft. EM Wellen besitzen in verschieden Medien verschiedene Eigenschaften. So ist eine der Eigenschaften die Verdrängung. Dazu muss die EM Welle recht hochfrequent sein. So ab ca. 10 GHz fängt das an. Dann wird die Welle sich in einem metallischen Leiter nicht durch den ganzen Leiter hindruch be,erkbar machen, sondern je höherfrequent sie ist, je weiter außen wird sie sich fortbewegen. Heißt: skineffect oder Überflächeneffekt. Hohlleiter nutzen das.

Wellen interferieren, müssen sie schon gekoppelt sein. Solche Kopplungen können über Dipole erklärt werden. Soll heißen: jede EM Welle hat eine Paarbildung eines E Teils und eines M Teils. Wenn diese mit einer anderen EM Welle wechselwirken (interferieren), so müssen die E Teile und M Teile sehr gut phasenstarr gekoppelt sein.

Schon kommt es immer zu einer solchen Kopplung, egal welche Welle mit welcher Welle zusammentrifft; NUR: dabei ist diese Kopplung nicht über eine oder mehrere Perioden vorhanden, sondern nur über einen extrm kurzen Zeitabschnitt innerhalb einer Periode.

Was ist denn Interferenz?

kommt von ferre, Latein: heißt tragen
inter ferre: hindurch tragen

Wird nun eine Welle analysiert, bedient man sich der Frequenzanalyse, die davon ausgeht, dass ein Beobachtungszeitraum als periodisch angeschaut wird. Dann sucht man nach Wellen, welche die Funktion (zwangs periodisch) so bedienen, dass die einzelnen Wellen diese Funktion so gut als möglich nachbauen.
Das ist die Fourieranalyse.

Anmerkung:

Das geht auch mit nicht periodischen Ansätzen, wird dann aber sehr schwer. Bei Interesse kann ich mal darüber schreiben.

Eine Welle hat zu einer anderen einen festen Frequenz- und Phasenbezug, dann wird diese über eine und sicher auch über viele Perioden mit der anderen Welle Impuls austauschen. Das ist Interferenz.

Wird dieser Phasenbezug nicht starr sein, so mag zwar eine kurze Interferenz sichtbar oder merkbar werden, aber danach vermögen die Wellen es nicht mehr ihren Impuls wirksam auszutauschen.

Das ist der Grund, warum die Sender auf verschiedenen Frequenzen mit unterschiedlicher Polarisation mit unterschiedlicher Phase etc. senden und sich diese Sender nicht stören.

Weiterer Punkt: Weltall

Wir haben eine Em Qualle punktförmig ...jwd (janz weit draußen). Und sagen wir mal, eine andere -in diesem Fall einmal identische Quelle- an anderer Stelle -von mir aus auch gleich daneben.

Dann passiert auch nichts, da die Quellen pinktförmig sind und derartig scharf gebündelt sind, dass auch dann eine gegenseitige Beeinflussung auf Grund der Bündelung nicht passiert.

Kontrapunkt: wie Weltall, nur sind die Quellen irdisch und nahe zusammen.

Es gibt keine punktförmige Quelle, nur dann, wenn diese serh sehr weit entfernt ist, darf die Wellenausbreitung punktförmig angenommen werden.

Solche Sender nahezusammenstehend würden sofort interferieren. Deswegen sind Radiosender gleicher "Welle" z.B. SWR1 (toller Sende, tolle Musik) so aufgestellt, dass ihre Wellenlänge senderseits stets anders ist. Sonst hätten wir die Katastrophe.

So, bin ohne Mathe ausgekommen...nur Prosa! Ist doch was oder?

Netten Gruß

Wilfried

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 00:57
von Maclane
Spitze Wilfried! Das beantwortet Olllies Frage ja noch besser, als ich gedacht hätte! :well:

Und ich hab wieder was gelernt. z.B. über Quallen im Weltraum. :lolol:
Hehe... Spaß muss sein. ;)

Nee, im Ernst. Super.
Als ich Olllies Frage gelesen hab, hab ich auch erst gedacht "ja warum eigentlich nicht?"
Danke für die tolle Antwort.

Ich wusste gar nicht, dass man Wasserwellen auch mit der Schrödinger-Gleichung, die ja aus der QM kommt, berechnen kann. Das fand ich interessant. Konnte man sowas vorher gar nicht ausrechnen? Wasserwellen gibt es doch schon länger als die Quantenmechanik.

PS: gravi, wir brauchen unbedingt ein Fragezeichen-Smiley. Stell ich beim Schreiben immer wieder fest. ;)

Gruß
Mac

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 09:27
von Koschi
Wo wir gerade bei Wellen sind. Was wäre die maximale Frequenz die man theoretisch erreichen kann ?

Gruß Koschi

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 15:34
von olllie
Wenn du 2 Steine mit etwas Abstand in den See wirst und die wellen an einander vorrüber sind wirst du wieder genau sagen können welche welle zu welchem stein gehört hat. Und auf Elektromangnetische Wellen übertragen ist es das was Tom schon sagte.

Dann würden ja alle Wellen miteinander interferieren, nur da nach "Durchgang" alles wieder in Ordnung ist, bekommen wir die "normalen" Wellen mit.
Wenn in einem Raum gelbes und rotes ausgestrahlt wird, sehen wir scheinbar oranges Licht, ist ja eigentlich dann sowas wie interferieren.
Wenn man dann verschiedene Filter hat, kann man sicherlich beide wieder trennen, oder so ähnlich.
Und vielleicht läuft ja die Kommunikation mit Wellen so, das wir die Information wieder herausfiltern können, aus dem ganzen Kuddelmuddel.

Da ich nicht genau weiß, wie man nur Textstellen zitieren kann, bei mir einfach der ganze Text rübertransportiert wird, hab ichs mit Kopieren und Einfügen gemacht.

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 16:06
von wilfried
Tag zusammen

zu den Fragen:

ja, das ist so: Will man das Problem der Minsterwellen verstehen, kommt man -durchaus erstaunlicherweise- nur mit der Schrödingergleichung weiter. Diese Monsterwellen bauen sich auf, da kleinamplitudige und kurzwellige Wellen die langen, rollenden Wellen überholen und dabei kommt es zur Addition, die ganz selten -aber der Ozean ist weit und deshalb "relativ" häufig- sich zu Wellen von bis zu 30m autürmen.

In der Nordsee gibt es ein Gebiet, nennt sich Doggerbank. Letztes Jahr wurden dort 2 25m Wellen gemessen!!

Zur Frage der höchsten Frequenz:

Ich denke, die 1/ Planckzeit stellt die höchste Frequenz dar:
f_max = 1/tp = 1.85487 10[up]43[/up] Hz

Tom, was meinst Du, ist das so?

Ollie, das mit dem orangfarbigen Licht hat Goethe schon erzählt. Das sind Farbmischungen, die sich ergeben, da die Wellen miteinander interferieren.
Dann würden ja alle Wellen miteinander interferieren, nur da nach "Durchgang" alles wieder in Ordnung ist, bekommen wir die "normalen" Wellen mit.
Im Prinzip ja, sofern dieQuellen der Wellen recht nahe beieinander sind. Deshalb funktioniert der Spalt oder Mehrfachspalt so schön. Hier werden ankommende Wellen an den Kanten der Spalte gebrochen und man erkennt sehr schön diese Beugungsmuster. Das funktioniert, da hier die Welle in verschiedne Wellenfronten und auch Winkel aufgesplittet wird. Du erkennst unterschiedliche Laufwege = Phasengang = Interferenz von Verstärkung (Phasenidentität) bis Extinktion (Asulöschung Phasen sind um Pi verschoben oder Maximum fällt auf Minimum).


Gruß

Wilfried

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 16:08
von Maclane
olllie hat geschrieben: Wenn in einem Raum gelbes und rotes ausgestrahlt wird, sehen wir scheinbar oranges Licht, ist ja eigentlich dann sowas wie interferieren.
Das Orange macht unser Gehirn. Je nachdem mit welcher Intensität die Zapfen auf der Netzhaut gereizt werden, setzt es die Farben zusammen.
Wikipedia hat geschrieben:Zapfen unterscheiden keine Wellenlängen direkt. Das Absorptionsspektrum der Zapfen gibt lediglich die Wahrscheinlichkeit an, mit der Licht einer bestimmten Wellenlänge ein Aktionspotential auslöst. Ein Aktionspotential kann von einem Photon mit der Wellenlänge A ausgelöst worden sein, aber auch von einem Photon mit der Wellenlänge B. Um also Farben zu unterscheiden, muss das Gehirn die Antworten von mindestens zwei verschiedenen Zapfentypen vergleichen. Je mehr Zapfentypen vorhanden sind, desto größer sind die Unterscheidungsmöglichkeiten.
Einzelne Textstellen kannst du zitieren, indem du den zu zitierenden Text in den entsprechenden BB-Code packst. In dem Falle
[/quote ] (jeweils ohne das Leerzeichen vor der letzten Klammer!)

So wird z.B. aus
[ quote="olllie"]Hallo![/quote ]
olllie hat geschrieben:Hallo!
Auf die gleiche Weise kannst du auch deinen Text formatieren oder Links, Bilder oder Formeln einfügen.
Dafür gibt es über dem Editierfeld oben so entsprechende Buttons
Juhu[up]u[/up]!

Wenn du meinen Beitrag mal zitierst, siehst du auch den Code, der dafür gebraucht wurde. ;)

Gruß
Mac

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 16:18
von wilfried
Tag MacLane
Das Gehirn ist nur so schlau wie sein Besitzer.
Was pasiiert, wenn der Besitzer lernt, das Gehirn aber nicht will?

Gruß

Wilfried

Re: Kollision von Wellen

Verfasst: 9. Mai 2009, 16:30
von Maclane
wilfried hat geschrieben: Was pasiiert, wenn der Besitzer lernt, das Gehirn aber nicht will?
Das Gehirn hat ebensowenig einen Willen, wie ein Elektron einen Willen hat. ;)
Es tut was es tut so wie es eben tut was es tut. :lol:

Wenn du etwas lernen willst, aber es einfach nicht in den Schädel rein will, dann brauchst du halt eine neue (gehirngerechte) Strategie.

Das Dumme ist eher der Fall andersrum:
Wenn das Gehirn eigentlich lernen könnte, aber der Besitzer es im Grunde gar nicht lernen will (weil's so bequem ist z.B.).
Da kann man dann halt nix machen.

Gruß
Mac