Modell zur Mikrowellenausbreitung

Mit diesem Modell soll die Analogie der Ausbreitung hochfrequenter Mikrowellen (ca. 10GHz) zur Lichtoptik gezeigt werden. Zu diesem Zweck werden im Strahlengang zwischen Sender und Empfänger verschiedene optische Elemente plaziert.
Als optisches Material für Mikrowellen eignen sich Kunststoffe, wie Teflon, Plexiglas und Polyäthylen. Glas ist nicht so gut geeignet das es Mikrowellen hoher Frequenz in erheblichem Maße absorbiert.
Für die folgenden Elemente wurde Acrylglas verwendet das bei einer Frequenz von 10 GHz ähnliche optische Eigenschaften wie im sichtbaren Bereich zeigt.

1.	schwarzes Papier	zeigt die Duchsichtigkeit für Mikrowellen mancher lichtdichter Materialien
2.	Prisma	zeigt die Brechung von Mikrowellen mittels Prismen
3.	metallischer Spiegel	zeigt Reflektion von Mikrowellen
4.	Polarisationsfilter vertikal	zeigt die Polarisationseigenschaften von Mikrowellen
5.	Polarisationsfilter horizontal	zeigt die Polarisationseigenschaften von Mikrowellen
6.	Absorptionszelle	zeigt die starke Absorption von Mikrowellen durch Wasser
7.	kein Objekt

Die verwendeten Sender und Empfänger stammen aus Doppler-Bewegungsmelder. Der Sender arbeitet mit einer Gunndiode, im Empfänger sitzt eine Schottkydiode. Beide Module sind als Hörnchenstrahler ausgeführt. Der Aufbau besteht aus einem Sender und zwei Empfänger. Ein Empfänger für den direkten und ein Empfänger für den gebrochenen b.z.w. reflektierten Strahlengang.
Die verschiedenen optischen Elemente werden auf einer Drehscheibe mittels eines Schrittmotors nach einander in den Strahlengang gebracht.

	Der Gunnoszillator ist über die Betriebsspannung der Diode mit etwa 1 kHz moduliert. Die Signalspannung an den Schottkydioden in den Empfänger wird mit einer Transistorstufe verstärkt und anschließend gleichgerichtet. Die Gleichspannung wird mit einem Arduino Nano digitalisiert und auf einem LCD-Display angezeigt. Der Arduino steuert auch den Schrittmotor für den Drehteller.

	>Schaltplan im PDF-Format<

Die Messwerte der verschiedenen Objekte

Objekt		direkt	abgelenkt
1	ohne	100	5
2	Papier	100	5
3	Prisma	2	56
4	Vert. Pola.	0	4
5	Hor. Pola	55	4
6	Wasser	0	4
7	Spiegel	0	46

Man sieht dass das schwarze Papier in Position 2 keinen Einfluss auf die Mikrowellen hat, die Schwächung ist nicht größer als im freien Strahlengang Position 1. Wasser, Position 6 lässt hingegen kein Mikrowellen durch. Ebenso sperrt das vertikale Gitter den Strahlengang. Der Spiegel und das Prisma lenken die Strahlen auf den 2. Detektor. Das der 2. Detektor immer ein kleines Signal zeigt liegt an der schwer zu kontrollieren Streustrahlung. Die Abmessungen der Objekte liegt schon im Bereichder Wellenlänge von
ca. 3 cm.