Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
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Die RöntgenstrahlungW. C. Röntgen entdeckte 1895 eine bis dahin noch unbekannte Strahlungsart, die später nach ihm benannt wurde. Die Entdeckung erfolgte bei der Untersuchung der damals noch nicht lange bekannten Katodenstrahlen. Die Röntgenstrahlung hat ähnliche Eigenschaften wie das Licht. Sie ist zwar selbst unsichtbar, bringt aber bestimmte Stoffe beim Auftreffen zum Leuchten. Ihre sichtbaren Wirkungen lassen auf den gleichen Ausbreitungsvorgang wie beim Licht schließen. Die Körper sind für Röntgenstrahlung unterschiedlich durchlässig. Von makroskopischen Körpern (z. B. den Knochen einer Hand) zeichnet diese Strahlung deutliche Schattenbilder auf dafür geeignete Leuchtschirme. Bei Mikroobjekten (z. B. den Kristallgittern eines Metalls) treten dagegen Beugungseffekte auf, die zu Interferenzen führen. Wie die experimentellen Ergebnisse zeigen, so ergeben auch die Untersuchungen von Entstehung und Ausbreitung eine Ähnlichkeit zwischen Licht und Röntgenstrahlung. In Abhängigkeit von den geschaffenen Bedingungen können zwei Arten von Röntgenstrahlung entstehen. Die Bremsstrahlung hat ihre Ursache im schnellen Abbremsen des von einer Glühkatode emittierten Elektronenstroms auf der Oberfläche der Anode. Wie von einem Dipol, so wird von dem sich ständig ändernden Strom ein elektromagnetisches Feld ausgestrahlt. Die andere Art, die sogenannte charakteristische Strahlung, tritt bei sehr hohen Anodenspannungen auf und wird durch Vorgänge in den Atomen des Anodenmaterials verursacht. Ihre Entstehung kann mit dem Photonenmodell erklärt werden. Wie beim Licht, können wir bei der Röntgenstrahlung das Strahlenmodell (Schattenbild), das Wellenmodell (Beugung, Interferenz) oder das Quantenmodell (Entstehung) benutzen. Die spezifischen Unterschiede zwischen Licht- und Röntgenstrahlen zeigen sich in den Kenngrößen Frequenz und Wellenlänge und, nach der Gleichung W = h* f, in der Energie des Photons. Röntgenstrahlen (oder Röntgenwellen) lassen sich durch die von ihnen verursachte Fluoreszenz in bestimmten Stoffen (z. B. Zinksulfid) nachweisen. Derartige fluoreszierende Stoffe werden zur Herstellung von Leuchtschirmen verwendet. Eine andere Nachweismethode benutzt fotografische Schichten, die von Röntgenstrahlen geschwärzt werden. Das Durchdringungsvermögen dieser Strahlen wird schon seit längerer Zeit im Gesundheitswesen genutzt. Durchleuchtungen werden mit relativ weichen, das heißt niederfrequenten Röntgenwellen am menschlichen Körper durchgeführt. Mit relativ harten, das heißt hochfrequenten Röntgenwellen ist auch das Durchleuchten metallischer Gegenstände möglich. So können z. B. Schweißnähte oder Gußstücke auf ihre Homogenität röntgenologisch untersucht werden. Röntgenstrahlen sind auch in der Lage, Gase zu ionisieren. Von großer Bedeutung, aber auch von großer Gefahr, ist die Eigenschaft der Röntgenstrahlen, lebendes Gewebe zu zerstören oder im Wachstum zu beeinflussen. 9.21 Drahtlosen Nachrichtenübermittlung Der UKW-Sprechfunk dient zur Übertragung von Nachrichten auf kurzen Strecken. Er arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der Rundfunk. Für die kurzen Strecken (bis 10 km) werden aber nur kleine Sendeanlagen benötigt, so daß man sie z. B. in Autos (Polizei) oder auf Kränen (Industrie) einbauen kann. Der Richtfunk wird für größere Entfernungen verwendet. Da die benutzten Dezimeterwellen nicht der Erdkrümmung folgen, liegen bei Richtfunkverbindungen zwischen Sender und Empfänger Relaisstationen. Eine Relaisstation nimmt das Signal auf, verstärkt es und gibt es an die nächste Station weiter. Mit Relaisstationen, die sich auf Erdsatelliten befinden, kann jeder Ort der Erde direkt erreicht werden. Das Funkmeßverfahren dient zum Auffinden und Beobachten entfernter, meistens beweglicher Objekte. Ein Sender strahlt periodisch kurzzeitige Impulse aus. Diese werden vom Objekt reflektiert und wieder empfangen. Aus der Laufzeit des Impulses kann auf die Entfernung des Objektes geschlossen werden. Da die verwendeten Dezimeterwellen stark gebündelt werden können, zeigt dabei die Richtung der Antenne in die Richtung des Objektes. Aus Richtung und Entfernung kann der Ort des Objektes bestimmt werden. Dabei kann es sich um Objekte auf der Erdoberfläche (Autos, Schiffe) oder über der Erdoberfläche (Flugzeuge, Wolken, Sputniks, Mond) handeln. Auch der Fernsehfunk ist ein Beispiel für die Anwendung HERTZscher Wellen. Die Fernsehkamera erzeugt von jedem Bild eine kurzzeitige Folge von Impulsen, mit denen eine Trägerschwingung moduliert werden kann. Da aber außerdem die Trägerschwingung noch mit der tonfrequenten Schwingung und mit weiteren Impulsen zur Steuerung des Fernsehempfängers moduliert werden muß, sind Modulation, Selektion und Deinodulation wesentlich komplizierter als beim Rundfunk. 9.22 Modulation und Demodulation. Eine elektromagnetische Welle mit konstanter Amplitude und Frequenz enthält noch keine Nachricht. Man kann aber eine Nachricht übermitteln, indem man den Sender im Rhythmus vereinbarter Zeichen ein- und ausschaltet. Das Signal besteht dann aus einer Reihe von einzelnen Wellenzügen. Diese einfachste Form der drahtlosen Nachrichtenübermittlung bezeichnet man als drahtlose Telegrafie. Man verwendet dabei das Morsealphabet und sendet im kurz- und langwelligen Bereich, z. B. im Schiffsund Flugverkehr. Telefonie- oder Rundfunksender übermitteln z. B. Sprache und Musik. Die dabei auftretenden mechanischen Schwingungen mit Frequenzen zwischen 20 Hz und 15 kHz können zwar in entsprechende elektromagnetische Schwingungen umgewandelt werden, aber Wechselfelder mit Frequenzen unter 20 kHz strahlen nur einen sehr geringen Teil der Schwingungsenergie aus. Es entstehen keine HERTZschen Wellen. Deshalb wird eine hochfrequente elektromagnetische Schwingung (Trägerfrequenz) mit einer niederfrequenten elektromagnetischen Schwingung (Tonfrequenz) moduliert. Der Telefonie- oder Rundfunksender strahlt diese modulierte hochfrequente Welle aus. Die Abbildung 87 zeigt, wie die Amplitude der Trägerschwingung im Rhythmus der Tonfrequenz verändert wird (Amplitudenmodulation). Bei der Frequenzmodulation wird nicht die Amplitude, sondern die Frequenz der Trägerschwingung im Rhythmus der Tonfrequenz moduliert. Beim Empfang muß aus der modulierten Schwingung die tonfrequente Schwingung wieder zurückgewonnen werden (Demodulatipn). Dazu wird der in der Antenne und damit auch im Eingangskreis fließende hochfrequente Wechselstrom gleichgerichtet. Der pulsierende Gleichstrom wird dem Lautsprecher zugeführt. Die Membran des Lautsprechers schwingt infolge ihrer Trägheit entsprechend dem zeitlichen Mittelwert des pulsierenden Gleichstroms, sie schwingt im Rhythmus der Tonfrequenz. 9.23 |
