Resonanz (Physik)

In der Physik bezeichet 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. Eine hohe, steile Resonanzkurve entspricht einer geringen Dämpfung, die Schwingungsamplitude kann die der anregenden Schwingung auch weit übertreffen. Bei einem ungedämpften, schwingfähigen System kann die Resonanz zum grenzenlosen Anstieg der Amplitude (Resonanzkatastrophe) führen.
Eine flache Resonanzkurve entspricht einer starken Dämpfung. Die Schwingungsamplitude hängt dann weniger stark von der Anregungsfrequenz ab.

Das Phänomen der Resonanz ist in der Physik sehr verbreitet. Beispiele sind:

• In der Mechanik:
• • "Aufschaukeln" der Schwingung einer Hängebrücke in böigem Wind.
  • Starke Vibrationen von Fahrzeugkarosserien bei bestimmten Motordrehzahlen
• In der Hydromechanik:
• • Tideresonanz
  • Wellenresonanz
  • Brandungsresonanz
• 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.

Siehe auch: Resonanz, Resonanzkatastrophe