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28.05.2015 | Technische Informatik | Schwerpunkt | Online-Artikel

Vom Verständnis elektromagnetischer Wellen

verfasst von: Andreas Burkert

2 Min. Lesedauer

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Licht-, Schall- oder elektromagnetische Wellen. Mathematisch lassen sich alle Ereignisse ähnlich formulieren. Die letzten Geheimnisse allerdings wollen Forscher jetzt im Rahmen des neuen Sonderforschungsbereichs „Wellenphänomene: Analysis und Numerik“ interdisziplinär lüften.

Wer das Prinzip der Welle verstanden hat, kann im Handumdrehen zahlreiche physikalische Vorgänge erklären. Das ist von wesentlicher Bedeutung, wenn es beispielsweise darum geht, die Kommunikationstechnik zu optimieren. Die nämlich beruht größtenteils auf Eigenschaften der elektromagnetischen Welle wie es die Springer-Autoren von „Ausbreitung elektromagnetischer Wellen“ ab Seite 553 erklären. Vor diesem Hintergrund hat sich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) um einen neuen Sonderforschungsbereich bemüht, um „diese Wellenphänomene aus einer umfassenden Perspektive betrachten“, erzählt Professor Detlef Löhe, KIT-Vizepräsident für Forschung und Information.

Der Sonderforschungsbereich SFB 1173 „Wellenphänomene: Analysis und Numerik“ im Bereich der Mathematik führt dazu Spezialisten aus verschiedenen Gebieten zusammen. Neben 16 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der KIT-Fakultät für Mathematik bearbeiten vier Forscher aus Optik und Photonik, Biomedizintechnik und Angewandter Geophysik die Schnittstellen zu Anwendungen. Zwei Mathematiker der Universitäten Stuttgart und Tübingen verstärken den SFB. SFBs sind auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren (in der Regel drei mal vier Jahre) angelegte Forschungsprogramme der Hochschulen, in denen Forscher anspruchsvolle Themen über die Grenzen von Disziplinen, Instituten und Fakultäten hinweg bearbeiten.

Elektromagnetische Wellen faszinieren Mathematiker

„Wellen sind überall. Sehen und Hören basieren auf der Ausbreitung von Lichtwellen beziehungsweise Schallwellen, der menschliche Herzschlag wird durch Depolarisationswellen angetrieben, und die moderne Kommunikationstechnik beruht größtenteils auf elektromagnetischen Wellen“, sagt SFB-Sprecherin Professorin Marlis Hochbruck, Leiterin der Arbeitsgruppe Numerik am Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM) des KIT. „Die Ausbreitung von Wellen lässt sich durch Differenzialgleichungen beschreiben und wirft eine Reihe faszinierender mathematischer Fragestellungen auf.“

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Das Ziel des Sonderforschungsbereichs „Wellenphänomene: Analysis und Numerik“ besteht nun darin, die Ausbreitung von Wellen unter realitätsnahen Bedingungen analytisch zu verstehen, numerisch zu simulieren und letztendlich auch zu steuern. Dabei konzentrieren sich die Wissenschaftler auf charakteristische Wellenphänomene: das Auftreten von stehenden und wandernden Wellen oder Wellenfronten, Oszillationen und Resonanzen, Dispersion, Wellenführung sowie Reflexion, Brechung und Streuung von Wellen.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2005 | OriginalPaper | Buchkapitel

Schwingungen und Wellen

Quelle:
Taschenbuch der Mathematik und Physik

2012 | OriginalPaper | Buchkapitel

Ebene Wellen in Materie

Quelle:
Photonik