Resonanz (Physik)
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In der Physik bezeichnet Resonanz das Mitschwingen eines schwingungsfähigen Systems, wenn es durch eine Anregungsfrequenz in der Nähe seiner Eigenfrequenz f0 angeregt wird.
Die Resonanzkurve eines solchen Systems gibt seine Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz an. Umso geringer die Dämpfung ist, umso schmaler wird die Resonanzkurve, wobei die Schwingungsamplitude im Vergleich zu der anregenden Schwingung immer größer wird und diese um Größenordnungen übertreffen kann. Bei einem gänzlich ungedämpften, schwingfähigen System kommt es zum grenzenlosen Anstieg der Amplitude, zumindest bis eine Systemgrenze erreicht ist. In einem solchen Fall spricht man von einer Resonanzkatastrophe.
Das Phänomen der Resonanz ist in der Physik weit verbreitet. Beispiele sind:
- In der Mechanik:
- "Aufschaukeln" der gleichmässigen Fußtritte einer Marschkolonne
- Starke Vibrationen von Fahrzeugkarosserien bei bestimmten Motordrehzahlen
- In der Hydromechanik:
- In der Akustik:
- Das Mitschwingen einer (Gitarren)saite, wenn ein gleichgestimmtes Instrument ertönt.
- In der Elektrotechnik beim Schwingkreis.
- In der Atomphysik:
- Resonanzfluoreszenz eines Atoms oder Moleküls bei Anregung im Lichtfeld.
- Scharfe Absorptionsmaxima im Lichtspektrum der Sonne.
- In der Kernphysik:
- Kernspinresonanz des Kernspins. Bringt man einen Atomkern mit einem von Null verschiedenen Gesamtspin in ein Magnetfeld, richtet sich das aus dem Spin resultierende magnetische Moment entweder parallel oder antiparallel zum äußeren Feld aus. Dabei ist die parallele Ausrichtung energetisch bevorzugt. Der antiparallelen Ausrichtung entspricht ein geringfügig höherer Energiebetrag, der durch Einstrahlung von Radiowellen mit einer bestimmten Resonanzfrequenz aufgebracht werden kann. Das Umklappen des Kernspins aus der parallelen in die antiparallele Ausrichtung nach der Energieeinstrahlung bezeichnet man als Kernspinresonanz. Dasselbe Verhalten - Umklappen des Spins - zeigen Elektronen, was man in der Elektronenspinresonanz nutzt.
