Mit einer Wellenwanne lassen sich Wellenphänomene (Interferenz, Beugung, Reflexion, Brechung usw.) in Wasser beobachten. Ich habe versucht, eine solche Wellenwanne mit LEGO-Teilen umzusetzen. Die Bricklink-Bestellung habe ich diese Tage persönlich abgeholt:

Ich habe mich gleich am Küchenboden daran gemacht, die Erregermechanik aufzubauen.

Als Motor verwende ich ein günstiges Modell eines chinesischen Alternativherstellers:

Die Wellenwanne konnte ich sehr günstig in einem Geschäft ergattern. Wichtig ist, dass sie einen möglichst klaren Boden besitzt:

Zur Beleuchtung verwende ich ein kleines Stroboskop mit Xenon-Blitzröhre bzw. mein Arduino-Stroboskop (https://stoppi-homemade-physics.de/stroboskop/):

Hier einige Ergebnisse, mit denen ich aber noch nicht wirklich zufrieden bin.

2 Punkterreger:

Ebene Welle trifft auf Lochblende:

Ich werde es daher auch mit anderen Oszillatoren probieren. Einmal nach diesem Vorbild mit einem Vibrationsmotor auf einer mit Gummibändern oder Federn aufgehängten Holzleiste

…und dann nach diesem mit einer Unwucht und einem flexiblen Alublech

Bildquelle: Aliexpress

Die Aliexpress-Variante des Erregers sieht mit LEGO umgesetzt wiefolgt aus:

Das eher weniger flexende Alublech habe ich gegen Federstahl ausgetauscht:

Von unten wird die Wellenwanne von meinem Arduino-Stroboskop beleuchtet:

Die Ergebnisse sind aber leider nach wie vor nicht gerade berauschend. Man erkennt zwar die Interferenzmuster bei Verwendung zweier punktförmiger Sender bzw. das Huygensche Prinzip bei einer ebenen Welle, die auf einen Einzelspalt trifft, aber die Muster sind nicht gerade markant.

2 punktförmige Sender:

Huygensche Prinzip am Einzelspalt:

Deshalb probiere ich es noch mit einem weiteren Oszillator und zwar auf Basis eines Elektromagneten, eines Permanentmagneten, Federblech und der Kombination aus Funktionsgenerator + Audioverstärker:

Planänderung: Anstelle der bereits bestellten Elektromagnete habe ich es mit einem etwas anderen Aufbau probiert und zwar mit einem kleinen Elektromotor. Dieser dreht eine kurze Metallleiste, welche wiederum 2 Magnete trägt. Rotieren diese an den auf den flexiblen Blechstreifen montierten Magneten vorbei drücken sie diese periodisch nach unten.

Zuerst verwendete ich für die flexiblen Blechstreigen Federstahl. Dies funktionierte aber nicht so gut, da deren Schwingung zu stark war. Daher schwenkte ich auf 0.5 mm Stahlblech um, was besser klappte.

Damit die Wellenerreger bis ins Wasser reichen, musste ich die Plastikwanne auf eine Höhe von 2 cm kürzen:

Der gesamte Aufbau inklusive Stroboskop:

Der Wellenerreger funktioniert eigentlich sehr gut. Stimmt die Stroboskopfrequenz mit der Motorfrequenz überein, scheint dieser im Stroboskoplicht still zu stehen. Leider sind die auf die Milchplatte projezierten Wellenmuster sehr kontrastarm und man erkennt nur sehr schlecht die Richtungen konstruktiver/destruktiver Interferenz:

Mal schauen, was ich da noch rausholen kann. Für die Erregung ebener Wellen habe ich mir aus dem 0.5 mm starken Stahlblech einen passende Leiste gebogen:

Da die Ergebnisse mit den beiden Erregern nicht zufriedenstellend waren, habe ich deren Köpfe welche ins Wasser eintauchen abgeändert. Jetzt erkennt man die Richtungen konstruktiver und destruktiver Interferenz besser:

Den Versuch Beugung am Einzelspalt habe ich dann auch gleich durchgeführt:

Man erkennt, wie sich Kreiswellen mit dem Spalt als Ursprung ausbreiten:

Damit wäre eigentlich dieses Projekt für mich abgeschlossen. Das Youtube-Video reiche ich wie immer nach. 😉