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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenFreitag, 24. Mai 2013 

Lissajous-Figur


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Lissajous-Figuren sind Kurvengraphen die durch Überlagerung harmonischer Schwingungen entstehen. Sie sind benannt nach ihrem dem französischen Physiker Jules Antoine Lissajous ( 1822 - 1880 ). In jüngerer Zeit spielten sie zum bei der Untersuchung von Wechselströmen mit Hilfe des Oszilloskops eine Rolle.

Mathematische Präzisierung

Mathematisch handelt es sich um parametrische Schaubilder von Funktionen der Form

<math>
t \mapsto \left(\begin{matrix} A_x \sin(\omega_1 t+\phi_1)
 A_y \sin(\omega_2 t+\phi_2) \end{matrix}\right)  
\quad\quad t \in [0 \infty). </math>

Diese Funktionen sind genau dann periodisch wenn das Frequenzverhältnis

<math>v=\frac{\omega_1}{\omega_2}</math>

rational ist. Dann schließt sich die Kurve bei endlichem t man erhält eine geschlossene Figur. Andernfalls die Kurve das Rechteck <math>[-A_x A_x] \times A_y]</math> für <math>t\to\infty</math> komplett aus.

Die Amplituden A x und A y skalieren die Figuren lediglich horizontal beziehungsweise Ansonsten hängt das Erscheinungsbild der Graphen nur vom Frequenzverhältnis v und der Phasendifferenz φ = φ 1 - φ 2 ab.

Übersicht über einige Lissajous-Figuren

Die folgende Tabelle zeigt einige der Lissajous-Figuren. Dabei wird der Einfachheit halber A x = A y angenommen.

v φ =0 φ =π/4 φ =π/2
1:1
1:2
1:3
2:3
3:4
3:5

Lissajous-Figuren auf dem Schirm des Oszilloskops

Bei der Arbeit mit dem Oszilloskop man Lissajous-Figuren wenn man bei abgeschalteter Zeitablenkung an den Eingang für die y- als für die x-Ablenkung eine harmonische Wechselspannung anlegt.

Die Form der Figuren erlaubt genaue auf Frequenz und Phasenlage der beiden Spannungen. Bei Frequenzen ( v = 1:1) kann man an der Figur die Phasendifferenz ablesen. Bei zwei fast Frequenzen (oder einem Frequenzverhältnis das sehr nahe einem der einfachen rationalen Verhältnisse liegt) zeigt Schirm des Oszilloskops eine zwar geschlossene aber zeitlich verändernde Figur. So kann man mit Empfindlichkeit kleine Frequenzunterschiede messen.

Deshalb waren Lissajous-Figuren beispielsweise in der von Fernseh- und Röhrentechnikern ein alltägliches Bild. wirken sie in ihrer Vielfalt besonders (aber nur) auf den technischen Laien äußerst faszinierend in der leicht animierten Form. Deshalb wurden Film und Fernsehen auch häufig Monitore im Bühnenbild mit dekoriert wenn eine Umgebung sehr modern oder wirken sollte etwa in Science-Fiction -Filmen und -Serien.




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