2.3 Polarisation des Lichts Licht ist eine elektromagnetische Welle, also eine Transversalwelle. Bei einer „natürlichen“ Lichtquelle senden die einzelnen Atome Lichtwellenzüge aus, deren Schwingungsrichtungen voneinander unabhängig sind. Die Wellenzüge bilden durch Überlagerung das „natürliche“ Licht, welches keine bevorzugte Schwingungsrichtung hat. Fällt dieses Licht auf den Polarisator, so kann von jedem Lichtwellenzug nur die parallel zur Durchlassrichtung schwingende Komponente hindurchtreten, während die senkrecht schwingende Komponente in der Folie absorbiert wird. Linear polarisiertes Licht schwingt nur in einer Ebene. Diese ist durch die Ausbreitungsrichtung und die jeweilige Schwingungsrichtung gegeben. Lichtwellen sind Transversalwellen. Die Erzeugung von polarisiertem Licht Polarisiertes Licht kann man auf verschiedene Weise herstellen. Wir beschränken uns auf zwei besonders wichtige Verfahren: auf die Erzeugung durch Polarisationsfilter und auf die Erzeugung durch Reflexion an durchsichtigen Körpern. Polarisationsfilter (kurz Polfilter) sind durchsichtige Kunststofffolien, die aus langgestreckten Molekülen aufgebaut sind. In unseren Überlegungen beschränken wir uns auf linear polarisiertes Licht. Unter linear polarisiertem Licht versteht man Licht, dessen Schwingungsebene konstant ist. Experiment: Kreuzung von Polfiltern 74.1 E2 Du brauchst: 2 Polfilter Betrachte deine Umgebung durch einen Polfilter. Lege den zweiten Filter über den ersten und drehe ihn langsam. Stelle zuerst eine Vermutung auf, was das Resultat des Experiments sein wird, und protokolliere dann deine Beobachtungen. Blickt man durch einen Filter, so wird man außer einer geringfügigen Verdunkelung keine Veränderung feststellen. Erst wenn man den zweiten Filter darüberlegt, erkennt man eine deutliche Änderung der Helligkeit. Bei einer bestimmten Stellung der Filter zueinander (man sagt, die Filter sind „gekreuzt“), wird kein Licht mehr durchgelassen. Dreht man nun den zweiten Filter um 90°, so tritt das Licht fast ungeschwächt durch die Filter. Man bezeichnet den ersten Filter als Polarisator, den zweiten als Analysator (74.3). Es ergibt sich also folgendes Resultat: Stehen Polarisator und Analysator „parallel“, so wird Licht durchgelassen. Stehen Polarisator und Analysator „gekreuzt“, so tritt kein Licht hindurch. Das Auflösungsvermögen des Auges: Treten Lichtstrahlen durch die Pupille eines Auges, dann erzeugen sie auf der Netzhaut kein punktförmiges Bild, sondern Beugungsscheibchen. Die Größe der Beugungsscheibchen hängt von der Größe der Pupille und der Wellenlänge des Lichts ab. Bei Menschen schwankt der Pupillendurchmesser zwischen 1,5 mm (helles Tageslicht) und 8 mm (Nacht), das dazugehörige Beugungsscheibchen hat einen Durchmesser von einigen Mikrometern (74.1). Für D = 3 mm und λ = 600 nm ergibt sich ein noch auflösbarer Sehwinkel von 1'. Zwei Punkte können also nur dann getrennt wahrgenommen werden, wenn sie unter einem Sehwinkel von rund einer Winkelminute betrachtet werden (etwa 1 mm aus 6 m Entfernung). Dieser Wert entspricht auch der Dichte der Sehzellen auf der Netzhaut. Der Durchmesser eines Beugungsscheibchens beträgt etwa 6 μm, dies entspricht etwa dem mittleren Abstand zweier Zapfen auf der Netzhaut. 74.1 Zwei Lichtquellen können noch unterschieden werden, wenn das eine Beugungsscheibchen auf den ersten dunklen Ring des anderen fällt. σm ist der minimale Sehwinkelabstand m m r f 74.2 Teleskope auf der Erde erreichen wegen Turbulenzen in der Atmosphäre nur ein maximales Auflösungsvermögen von 1 Winkelminute, das Weltraumteleskop Hubble dagegen 0,05 Winkelminuten. 74.3 Polarisationsfilter in „paralleler“ (links) und „gekreuzter“ (rechts) Stellung 74 2 Beugung und Interferenz des Lichts Elektromagnetische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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