Radargeräte im Verkehr
Christian Doppler konnte nur die Grundlagen erforschen, auf denen das Radar aufbaut, er erlebte die Entdeckung der Funkwellen durch Heinrich Hertz 1888 nicht. Die praktische Anwendung für Funkentelegraphie gelang 1896 dem Italiener Guglielmo Marconi. Beim Untergang der Titanic 1912 konnten wegen der abgegebenen Funknotrufe von 2206 Passagieren 703 gerettet werden.
Durch die Erfindung der Elektronenröhre (1904, Fleming, GB) gelang 1904 dem Salzburger Beamten Otto Nußbaumer (1906 Reginald Fessenden in Massachusetts) die erste Übertragung von Sprache und Musik. Nach 1920 konnten Rundfunksender in Europa und Amerika den Nachrichten- und Unterhaltungsbetrieb aufnehmen. Funkwellen konnten jetzt mit immer höheren Frequenzen erzeugt werden.
Was ist ein Echolot?
Ein Echolot ist ein Gerät für Schiffe, das mit Schallwellen die Tiefe des Meeresbodens mißt. Sender (z.B. für 20 KHz) und Empfänger (Mikrofon) sind am Schiffsboden angebracht. Das Echolot schickt Schallwellen nach unten und wartet auf das Echo.
Versuche, 2 Gummibällchen auf den Boden und einen Sessel fallen zu lassen und beobachte die Zeiten für die Rückkehr!
Beispiel: Wenn Ultraschall (mit etwa 20 KHz) ausgesandt und vom Mikrofon nach 0,01 s aufgefangen wird, wie tief ist der Meeresboden unter dem Schiffsboden?
Der Schall hat in Wasser etwa 1500 m/s Geschwindigkeit, legt also in einer hundertstel Sekunde etwa 15 m zurück. Diese Entfernung ist aber der Hin- und der Rückweg zusammen, das Wasser ist also nur 7,5 m tief!
Was ist Radar?
Radar ist ein Verfahren zur Ortung von Schiffen, Flugzeugen, .. das durch kurzzeitige Aussendung von elektromagnetischen Wellen (Funkwellen im Zentimeterbereich) und Empfang des Echos (= der zurückgeworfenen Wellen) funktioniert. (Radar bedeutet „radio detecting and ranging“, Funkerkennung und Funkentfernungsmessung.)
Man könnte aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen eines bewegten Verkehrsmittels zwei verschiedene Entfernungen messen und daraus die Geschwindigkeit bestimmen. Wo bliebe aber dabei der Doppler-Effekt?
Doppler-Radar
Erst das Doppler-Radar benützt auch die Erfindung von Christian Doppler: Bewegt sich ein Fahrzeug zum Radargerät hin, so werden in einer Sekunde mehr Schwingungen reflektiert als die Frequenz (Schwingungszahl je Sekunde) angibt, da das Fahrzeug ja in dieser Sekunde einige Wellenlängen weit dem Radargerät entgegenkommt. Die Folge ist eine höhere Frequenz des Echos. Die Frequenzverschiebung entspricht dabei der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Was passiert, wenn du einen Tischtennisball mit ruhigem oder mit entgegenbewegtem Schläger zurückspielst? Bleibt dabei die Geschwindigkeit des Balls gleich?
Beim Verkehrsradar (und der „Radarpistole“) ist nur die Geschwindigkeit des Fahrzeugs für die Messung wichtig.