Fachbereich Physik, Thüringen

Akustische Tarnkappe

Patricia Asemann, Konstantin Schnekenburger

Patricia Asemann und Konstantin Schnekenburger haben die erste Tarnkappe für hörbaren Schall berechnet, entwickelt und durchgemessen.

Eine Tarnkappe ist in der Lage Objekte vor dem Nachweis durch Strahlungen zu verbergen. Sie leitet die Strahlung so um, dass sie hinter dem Objekt mit der richtigen Phase und Intensität ankommt, so dass man nicht auf das Objekt rückschließen kann.

Tarnkappen werden mit sog. Metamaterialien hergestellt, die man seit einigen Jahren intensiv erforscht. Für Mikrowellen und Licht gibt es sie schon, ebenso für Ultraschall. Aber noch nie ist es bisher gelungen sie für hörbaren Schall zu bauen.

Dazu musste das Team die berühmten Maxwellschen Differenzialgleichungen der Elektrodynamik so umschreiben, dass sie Radiowellen beschreiben, die sich bei der Ausbreitung wie Schallwellen verhalten. Dann konnten elektrische Eigenschaften wie Kapazität eines Kondensators und Induktivität einer Spule auf Bauelemente für Schall umgerechnet werden.

Durch Lösen komplizierter Gleichungssysteme konnte dann eine solche Anordnung aus akustischen Spulen und Kondensatoren berechnet werden, die genau den erwünschten Effekt auf Schall ausüben.

Diese Theorie dann messtechnisch zu überprüfen war eine weitere Meisterleistung dieses Teams.

In der Laudatio lobte die Jury dass ein hochanspruchsvolles Thema sowohl von der Theorie her als auch durch präzise Messungen umfassend behandelt wurde. Dem Team ist es aber auch gelungen, die komplexen physikalischen Zusammenhänge anschaulich und allgemeinverständlich zu vermitteln.

Damit haben Teams aus dem SFN 2017

 
4 Landessiege mit Qualifikationen zum Bundeswettbewerb
Preis des Kultusministers für die schöpferisch beste Arbeit des Wettbewerbs in Hessen
2 zweite Plätze
2 dritte Plätze
3 Sonderpreise, darunter zwei hochwertige Forschungspraktika
Betreuerpreis

(hinzu kommen Bronze und Nominierung für Nationalmannschaft beim GYPT sowie der GreenTec Award)

 erhalten.

Der Bildbericht vom Landeswettbewerb in Jena befindet sich  HIER!