MediaWiki-API-Ergebnis

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                        "*": "{{PSM_Infobox}}\n<span style=\"font-size:1.2em;font-weight:bold;\">Reflexion Licht</span>\n__FORCETOC__\n==Physikalische Grundlagen==\n\nDie Reflexion von Licht ist neben der [[Transmission Licht|Transmission]] und [[Absorption Licht|Absorption]] eine Erscheinung, die an \u00e4u\u00dferen oder inneren [[Phasengrenzfl\u00e4che|Grenzfl\u00e4chen]] von Werkstoffen oder Pr\u00fcfst\u00fccken auftreten kann. Diese Grenzfl\u00e4chen m\u00fcssen demzufolge Schichten trennen, die einen differierenden Wellenwiderstand oder [[Brechzahl|Brechungsindex]] haben. Ist die Ober- oder Grenzfl\u00e4che ideal glatt und weist keine Rauigkeiten auf, dann gilt das Reflexionsgesetz f\u00fcr gerichtete Reflexion. Im anderen Fall, also rauen Oberfl\u00e4chenstrukturen wird das Licht diffus gestreut, wobei hier das '''LAMBERT'sche Strahlungsgesetz''' G\u00fcltigkeit besitzt.\nDas Reflexionsgesetz (Gl.1) bedeutet, dass der Ausfallswinkel &beta; (auch Reflexionswinkel genannt) identisch mit dem Einfallswinkel &alpha; ist, und beide mit der Normale (Lot) in einer Ebene, der sogenannten Einfallsebene, liegen.\n\n{|\n|-\n|width=\"20px\"|\n|width=\"500px\"| &alpha; = &beta; oder sin &alpha; = sin &beta;\n|(1)\n|}\n\nNormalerweise wird bei der Reflexion nur ein Teil der Energie der einfallenden Welle reflektiert (partieller Reflexion) da sich der restliche Anteil der Welle im angrenzenden Medium weiter ausbreitet ([[Transmission Licht|Transmission]]). Zus\u00e4tzlich kann nat\u00fcrlich durch den ge\u00e4nderten Wellenwiderstand eine Richtungs- (Brechung) und Geschwindigkeits\u00e4nderung (Frequenzdispersion) und [[Absorption Licht|Absorption]] auftreten.<br>\nEin spezieller Fall der Reflexion ist die Totalreflexion, bei der die Welle beim Eintritt in ein Medium mit geringerem Wellenwiderstand vollst\u00e4ndig an der Grenzfl\u00e4che reflektiert wird, wobei das eigentlich nur bei ideal transparenten Medien auftritt.\n\n==Arten der Reflexion von Licht==\n\nIn der Regel unterscheidet man drei Arten der Reflexion von Licht, wobei die Rauigkeit der Oberfl\u00e4che des Reflektors entscheidend ist, wie der Lichtstrahl an der [[Oberfl\u00e4che]] reflektiert wird ('''Bild 1'''):\n\nDas ist die\n\n* Spiegelnde Reflexion, bei der der Lichtstrahl in dem Winkel zur\u00fcckgeworfen wird, in dem er auf eine glatte Fl\u00e4che auftrifft (Reflexionsgesetz),\n* Diffuse Reflexion, wobei der Lichtstrahl von einer angerauten Oberfl\u00e4che in allen Richtungen gleichm\u00e4\u00dfig zur\u00fcckgeworfen (reflektiert) wird und die\n* Gemischte Reflexion, wobei der einfallende Lichtstrahl von einer sehr rauen Oberfl\u00e4che ungleichm\u00e4\u00dfig in alle Richtungen reflektiert wird.\n\n[[Datei:Reflexion_Licht1.jpg]]\n{| \n|- valign=\"top\"\n|width=\"50px\"|'''Bild 1''': \n|width=\"600px\"|Gerichtete, gestreute und diffuse Reflexion von Licht an der Oberfl\u00e4che [1]\n|}\n\n\n'''Literaturhinweise'''\n\n{|\n|-valign=\"top\"\n|[1]\t\n|Trempler, J.: Optische Eigenschaften. In: [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffpr\u00fcfung. Carl Hanser Verlag, M\u00fcnchen (2015) 3. Auflage, S. 323\u2013357 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-B\u00fcchersammlung unter A 18)\n|}\n\n[[Kategorie:Licht]]"
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                        "*": "{{PSM_Infobox}}\n<span style=\"font-size:1.2em;font-weight:bold;\">Reflexion Schallwellen</span>\n__FORCETOC__\n==Physikalische Grundlagen==\n\nDie Reflexion von Schallwellen ist neben der [[Transmission Schallwellen|Transmission]] und [[Absorption Schallwellen|Absorption]] ein Ph\u00e4nomen, welches an \u00e4u\u00dferen oder inneren [[Phasengrenzfl\u00e4che|Grenzfl\u00e4chen]] von Werkstoffen oder Pr\u00fcfst\u00fccken auftritt.<br> \nDas Reflexionsgesetz (Gl.1) bedeutet, dass der Ausfallswinkel &beta; (auch Reflexionswinkel genannt) identisch mit dem Einfallswinkel &alpha; ist, und beide mit der Normale (Lot) in einer Ebene, der sogenannten Einfallsebene, liegen. Um das zu Erf\u00fcllen, muss die Wellenl\u00e4nge &lambda; erheblich gr\u00f6\u00dfer sein als die Abst\u00e4nde zwischen den Streuzentren im Werkstoff.\n\n{|\n|-\n|width=\"20px\"|\n|width=\"500px\"| &alpha; = &beta; oder sin &alpha; = sin &beta;\n|(1)\n|}\n\nDie Ultraschallwellen werden an Grenzfl\u00e4chen bez\u00fcglich ihrer Art der Wellenausbreitung (Longitudinal- oder Transversalwelle), der Gr\u00f6\u00dfe bzw. Amplitude und der Richtung und Frequenz der Wellenausbreitung ([[Dispersion]] und Modenkonversion) ver\u00e4ndert. Die Grenzfl\u00e4che selbst wird durch angrenzende Schichten (z. B. Metall oder Luft mit Wasser) gebildet, die differierende Schallkennimpedanzen oder Schallimpedanzen W oder Z aufweisen.<br>\nDabei wird eine einfallende Schallwelle also an einer Grenzfl\u00e4che partiell reflektiert und auch teilweise in die Nachbarschicht \u00fcbertragen oder transmittiert (\u00dcberkopplung). Voraussetzung ist, dass beide benachbarten Schichten unterschiedliche Schallimpedanzen W aufweisen, wobei nicht der Absolutbetrag, sondern die Differenz der Schallimpedanzen &Delta;W entscheidend ist. Im allgemeinen Fall sind die Volumina und damit die angrenzenden Schichtdicken gro\u00df gegen\u00fcber der Wellenl\u00e4nge &lambda; des Ultraschalls, weshalb hier die Schallausbreitung nur vom Einfallswinkel der Schallwelle und der Differenz der Schallimpedanzen abh\u00e4ngt.<br>\nFalls das zweite Medium jedoch in Ausbreitungsrichtung der Welle hinsichtlich der Dicke d begrenzt ist (d \u2248 &lambda;), dann tritt defacto eine Verdopplung der Grenzfl\u00e4che auf ([[Riss]]e, Dopplungen und Delaminationen) und das Verhalten der Schallwellen ist dann vom Verh\u00e4ltnis Dicke zu Wellenl\u00e4nge d/&lambda; abh\u00e4ngig.<br>\nF\u00fcr das Reflexions- als auch [[Transmission Schallwellen|Transmissionsverhalten]] von Schallwellen hat der Schallwellenwiderstand oder Schallimpedanz von Werkstoffen als Produkt aus [[Dichte]] &rho; und [[Schallgeschwindigkeit]] c mit Z oder W = &rho; c eine besondere Bedeutung. Diese [[Werkstoffkenngr\u00f6\u00dfe|Kenngr\u00f6\u00dfe]] beschreibt also die materialtypischen elastischen Werkstoffeigenschaften, wobei Werkstoffe mit hohem W-Wert als schallhart (Fe, Cu, Ni) und die mit geringen W-Werten (PMMA, Al, H<sub>2</sub>O) als schallweich bezeichnet werden [1\u20134].\n\n==Reflexion von Schallwellen an Grenzfl\u00e4chen==\n\nWenn eine Ultraschallwelle von einem schallharten (W<sub>1</sub>) in ein schallweiches (W<sub>2</sub>) Medium oder umgekehrt eintritt, dann wird unter der Voraussetzung von senkrechtem Einfall der Longitudinalwelle an der Grenzfl\u00e4che beider Medien Reflexion und Transmission auftreten ('''Bild 1''').\n\n[[Datei:Reflexion_Schall1.jpg]]\n{| \n|- valign=\"top\"\n|width=\"50px\"|'''Bild 1''': \n|width=\"600px\"|Reflexion und [[Transmission Schallwellen|Transmission]] an der Grenzfl\u00e4che zweier Medien a) und zwischen [[Ultraschall-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Pr\u00fcfkopf]] und Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che b) bei senkrechtem Schalleinfall [9]\n|}\n\nDer Transmissionsanteil ist dabei umso gr\u00f6\u00dfer, je geringer die Unterschiede der Schallimpedanzen W<sub>1</sub> und W<sub>2</sub>. Ist die Differenz zwischen W<sub>1</sub> und W<sub>2</sub> jedoch sehr gro\u00df, wie z. B. bei einem Vakuum oder Luft als zweites Medium, dann wird die einfallende Schallwelle zu einem hohen bis totalem Anteil reflektiert. Dieser Effekt hat einen gro\u00dfen Einfluss auf die Erkennbarkeit von [[Fehler]]n in der [[Ultraschallpr\u00fcfung|Ultraschallpr\u00fcftechnik]] sowohl im [[Ultraschall-Impuls-Echo-Technik|Impuls-Echo]]- als auch im [[Ultraschall-Durchschallungs-Technik|Durchschallungsverfahren]].<br>\nDer Reflexionsfaktor R (Gl. 2) gibt dabei an, wieviel vom einfallenden Schalldruck P<sub>0</sub> reflektiert wird und wie gro\u00df der transmittierte oder durchgelassene Anteil P<sub>D</sub> ist ('''Bild 1a'''), wobei diese [[Werkstoffkenngr\u00f6\u00dfe|Kenngr\u00f6\u00dfe]] ma\u00dfgeblich von der Differenz zwischen den Schallimpedanzen W<sub>1</sub> und W<sub>2</sub> abh\u00e4ngt [4].\n\n{|\n|-\n|width=\"20px\"|\n|width=\"500px\"|<math>R=\\frac{W_{1}-W_{2}}{W_{1}+W_{2}}</math>\n|(2)\n|}\n\nBei der Einschallung von Longitudinalwellen mit Senkrechtpr\u00fcfk\u00f6pfen kann an der [[Phasengrenzfl\u00e4che|Grenzfl\u00e4che]] zwischen [[Ultraschall-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Pr\u00fcfkopf]] und Werkst\u00fcck ebenfalls ein hoher Anteil der Schallwellen reflektiert werden, falls die [[Oberfl\u00e4che]] sehr rau und zerkl\u00fcftet ist und nicht geeignetes Koppelmittel verwendet wird ('''Bild 1b'''). Im Fall der [[Ultraschall-Tauchbad-Technik|Tauchbad]]- und [[Squirter-Technik]] oder bei Verwendung von [[Luftultraschall]] tritt diese Problem nicht auf. Da aber in Abh\u00e4ngigkeit von den Schallimpedanzen immer ein Teil in den Pr\u00fcfkopf zur\u00fcck reflektiert wird, muss durch geeignete D\u00e4mpferschichten der Einfluss auf das Sendesignal (SE) minimiert werden [5\u20139]. Durch den Bezug von R auf den [[Schalldruck]] P kann dieser Kennwert positive oder negative Werte annehmen, wobei ein negatives Vorzeichen bei R (schallweiches Medium) die Umkehrung der Phase im Vergleich zur einfallenden Welle anzeigt. Bei senkrechtem Auffallen von Schallwellen auf ebene Grenzfl\u00e4chen tritt also keine Wellenumwandlung auf und bei identischen Medien (W<sub>1</sub> = W<sub>2</sub>) wird R = 0 und T oder D =1, d. h. es existiert ein ungehinderter Schalldurchtritt.\n\n[[Datei:Reflexion_Schall2.jpg]]\n{| \n|- valign=\"top\"\n|width=\"50px\"|'''Bild 2''': \n|width=\"600px\"|Reflexion und [[Transmission Schallwellen|Transmission]] an der Grenzfl\u00e4che zweier Medien a) und zwischen [[Ultraschall-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Pr\u00fcfkopf]] und Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che b) bei schr\u00e4gem Schalleinfall [9]\n|}\n\nFalls der Ultraschall an schr\u00e4gen Grenzfl\u00e4chen ('''Bild 2''') einf\u00e4llt, tritt eine Modenkonversion oder Wellenumwandlung, Reflexion, [[Transmission Schallwellen|Transmission]] und [[Brechung Schallwellen|Brechung]] verbunden mit einer Frequenzdispersion auf. F\u00fcr einige Ultraschallpr\u00fcftechniken, wie z. B. die [[Ultraschall-Winkel-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Winkelpr\u00fcfk\u00f6pfe]] hat die Modenkonversion eine gro\u00dfe Bedeutung. In diesem Fall wird sowohl bei der reflektierten als auch durchgelassenen (transmittierten) Welle zus\u00e4tzlich eine Transversalwelle erzeugt. Im Fall des Winkel-Pr\u00fcfkopfs wird je nach Differenz der Schallimpedanzen und in Abh\u00e4ngigkeit vom Einschallwinkel die Longitudinalwelle im Medium 2 total reflektiert und die zur\u00fcck reflektierten Transversal- und Longitudinalwellen werden im Pr\u00fcfkopf durch eine Zwischenschicht ged\u00e4mpft. Der Reflexionsfaktor R berechnet sich in diesem Fall entsprechend Gl. (3) zu:\n\n{|\n|-\n|width=\"20px\"|\n|width=\"500px\"|<math>R=\\frac{P_{R}}{P_{0}}=\\sqrt{\\frac{\\frac{1}{4}[\\frac{W_{1}}{W_{2}}-\\frac{W_{2}}{W_{1}}]^{2} \\sin ^{2}\\frac{2\\pi d}{\\lambda}}{1+\\frac{1}{4}[\\frac{W_{1}}{W_{2}}-\\frac{W_{2}}{W_{1}}]^{2} \\sin ^{2}\\frac{2\\pi d}{\\lambda}}}</math>\n|(3)\n|}\n\n==Erkennbarkeit von Fehlern in der Ultraschallpr\u00fcfung==\n\nIn der Ultraschalldefektoskopie sind Fehler oder Ung\u00e4nzen im Material umso besser erkennbar, je gr\u00f6\u00dfer die Schallwellenunterschiede (Echoerkennbarkeit) sind (z. B. Stahl \u2212 Luft: R \u00bb - 1). Andererseits ergeben d\u00fcnne Luftschichten schon bei planparallelen Luftspalten von 10 nm zwischen dem Pr\u00fcfkopf (Stahl) und einer rauen [[Oberfl\u00e4che]] (Luft) bei 1 MHz infolge der gro\u00dfen Differenzen von W eine vollst\u00e4ndige Reflexion der Ultraschallwelle. In der [[Ultraschall-Impuls-Echo-Technik|Impuls-Echo-Pr\u00fcftechnik]] basiert die Detektion der Pr\u00fcfk\u00f6rperdicke oder der Fehlertiefenlage (Lunker, Einschl\u00fcsse, Delaminationen, Dopplungen oder [[Riss]]e) von Ung\u00e4nzen auf der Reflexion des gepulsten Sendeimpulses zum [[Ultraschall-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Pr\u00fcfkopf]], der damit als Sender und Empf\u00e4nger dient. Mit der gemessenen Zeit- bzw. Wegdifferenz wird ein Signalbild ([[A-Bild-Technik|A-Bild]]) generiert und auf einem Monitor angezeigt. Dieses A-Bild (siehe: [[Ultraschallpr\u00fcfung|Bildgebende Ultraschallpr\u00fcfung]]) zeigt die Lage und die Gr\u00f6\u00dfe des [[Fehler]]s im Vergleich zu einem Ersatzreflektor (z. B. Kreis-Scheiben-Reflektor) an. Damit k\u00f6nnen normalerweise Fehler (Ung\u00e4nzen) mit einer Gr\u00f6\u00dfe von ca. 0,6 mm detektiert werden. Bei Fehlerfreiheit wird die Wanddicke anhand des R\u00fcckwandechos (RE) ermittelt oder die Fehlerlage durch totale oder partielle Reflektion des Fehlerechos (FE) angezeigt ('''Bild 3'''). Das [[Ultraschall-Impuls-Echo-Technik|Impuls-Echo-Verfahren]] kann sowohl in [[Ultraschall-Normal-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Normal]]-, [[Ultraschall-Sende(S)-Empf\u00e4nger(E)-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|SE]]- als auch [[Ultraschall-Winkel-Pr\u00fcfk\u00f6pfe|Winkelpr\u00fcftechnik]] verwendet werden.\n\n[[Datei:Reflexion_Schall3.jpg]]\n{| \n|- valign=\"top\"\n|width=\"50px\"|'''Bild 3''': \n|width=\"600px\"|Impuls-Echo-Verfahren an einem Pr\u00fcfst\u00fcck mit [[Fehler]] a) und [[A-Bild-Technik|A-Bild]] des fl\u00e4chenhaften Fehlers (Ung\u00e4nze) mit partieller Abdeckung der R\u00fcckwand b) bei senkrechtem Schalleinfall [9]\n|}\n\n\n'''Literaturhinweise'''\n\n{|\n|-valign=\"top\"\n|[1]\t\n|Krautkr\u00e4mer, J., Krautkr\u00e4mer, H.: Ultrasonic Testing of Materials. Springer Verlag, Berlin (1990) 4. Auflage, (ISBN 978-3-540-51231-8)\n|-valign=\"top\"\n|[2]\t\n|Lerch, R., Sessler, G., Wolf, D.: Technische Akustik \u2013 Grundlagen und Anwendung. Springer Verlag, Berlin (2009) (ISBN 978-3-540-49833-9)\n|-valign=\"top\"\n|[3]\t\n|M\u00f6ser, M.: Technische Akustik. Springer Verlag, Berlin (2015) (ISBN 978-3-662-47704-5)\n|-valign=\"top\"\n|[4]\t\n|Matthies, K. u. a.: Dickenmessung mit Ultraschall. DVS Media Verlag, Berlin (1998) 2. Auflage (ISBN 978-3-87155-940-2; siehe [[AMK-B\u00fcchersammlung]] unter M 44)\n|-valign=\"top\"\n|[5]\t\n|\u0160utilov, V. A.: Physik des Ultraschalls. Springer Verlag, Berlin (2013) S. 155 ff. (ISBN 978-3-70918-750-0)\n|-valign=\"top\"\n|[6]\t\n|Deutsch, M.; Platte, V.; Vogt, M.: Ultraschallpr\u00fcfung. Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Verlag, Berlin (1997) (ISBN 3-540-62072-9; siehe [[AMK-B\u00fcchersammlung]] unter M 45)\n|-valign=\"top\"\n|[7]\t\n|Steeb, S. (Hrsg.): Zerst\u00f6rungsfreie Werkst\u00fcck- und Werkstoffpr\u00fcfung. Expert Verlag, Ehningen (1993), 2. Auflage S. 253 (ISBN 3-8169-0964-7; siehe [[AMK-B\u00fcchersammlung]] unter M 42)\n|-valign=\"top\"\n|[8]\t\n|Busse, G.: Zerst\u00f6rungsfreie Kunststoffpr\u00fcfung. In: [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffpr\u00fcfung. Carl Hanser Verlag, M\u00fcnchen (2015) 3. Auflage, S. 461\u2013528 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-B\u00fcchersammlung]] unter A 18)\n|-valign=\"top\"\n|[9]\t\n|[[Bier\u00f6gel,_Christian|Bier\u00f6gel, C.]]: Vorlesungsskript: Werkstoffdiagnostik \u2013 Hybride Pr\u00fcfmethoden. Technische Universit\u00e4t Wien (2015)\n|}\n\n[[Kategorie:Akustische Pr\u00fcfverfahren Ultraschall]]"
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