Dieses Experiment lässt sich mit dem Modell einer longitudinalen Lichtwelle nicht erklären, wohl aber mit dem Modell einer transversalen Lichtwelle. Man muss nur annehmen, dass Polarisationsfilter eine optische Vorzugsrichtung haben. Licht kann durch einen Polarisationsfilter hindurchtreten, wenn es parallel zur optischen Vorzugsrichtung schwingt; es wird im Filter absorbiert, wenn seine Schwingungsrichtung senkrecht zur Vorzugsrichtung des Filters steht. Schwingt das Licht schräg zur Vorzugsrichtung, so kann man sich den linear polarisierten Wellenzug in zwei Komponenten zerlegt denken, die parallel und senkrecht zur Vorzugsrichtung schwingen. Die parallel schwingende Komponente wird durchgelassen, die senkrecht schwingende Komponente wird absorbiert. Dreht man daher den Analysator aus der „parallelen“ Stellung um 90° in die „gekreuzte“ Stellung, so nimmt die Helligkeit des durchgehenden Lichts allmählich ab und erreicht in der „gekreuzten“ Stellung den Wert Null. Die vollständige Dunkelheit bei gekreuzten Filtern beweist zugleich, dass die Lichtwellen reine Transversalwellen sind und nicht etwa aus einem Gemisch longitudinaler und transversaler Wellen bestehen. Experiment: Polarisation durch Reflexion 75.1 E3 Du brauchst: Experimentierleuchte, Spalt, Sammellinse, Glasplatte, Polarisationsfilter Richte einen Lichtstrahl auf die Glasplatte und analysiere den reflektierten Lichtstrahl mit einem Polarisationsfilter. Ändere den Einfallswinkel und analysiere den reflektierten Strahl mit einem Polarisationsfilter. Notiere, bei welcher Stellung der Glasplatte du welche Helligkeit beobachtest. Dokumentiere deine Beobachtungen. Unpolarisiertes Licht kann bei der Reflexion an einer Glasplatte (oder einem anderen durchsichtigen Medium, z. B. an einer Wasserfläche) polarisiert werden. Bei einem Einfallswinkel von 57° bei Glas zeigt der Polarisationsfilter, dass der reflektierte Lichtstrahl linear polarisiert ist und senkrecht zur Reflexionsebene, d. h. parallel zur brechenden Fläche schwingt. Untersuche, überlege, forsche: Polarisation des Lichts 75.1 E2 Polarisierte Gläser (Polaroidbrillen) wirken wie ein Polfilter. Nimm zwei Polaroidbrillen und lege diese in unterschiedlichen Winkeln übereinander. Was fällt dir auf? Betrachte eine spiegelnde Wasserfläche mit und ohne Polaroidbrille. Was fällt dir auf? Drehe die Brillen. Beschreibe deine Beobachtungen. Licht, welches an durchsichtigen Körpern reflektiert wird, ist zumindest teilweise polarisiert. Daher können störende Reflexionen mit Polarisationsfiltern unterdrückt werden. Davon wird in der Fotografie Gebrauch gemacht. Aber auch die Polaroidbrillen nützen diesen Effekt. Spiegelt sich beispielsweise die Sonne auf einer Wasserfläche, so schwingt das reflektierte Sonnenlicht hauptsächlich in horizontaler Richtung. Sind nun die Gläser einer Polaroidbrille so orientiert, dass sie nur vertikal schwingendes Licht durchlassen, so werden die Sonnenreflexe auf dem Wasser stark reduziert (75.3). 75.1 Mechanisches Modell für die Wirkung der beiden Polarisationsfolien. Seil Polarisator Analysator 75.2 Wenn das Licht so auf eine durchsichtige Fläche fällt, dass der reflektierte Strahl senkrecht auf den gebrochenen Strahl steht, dann ist der reflektierte Strahl maximal linear polarisiert. 90° Vakuum Glas p p p 75.3 Polaroidbrille: Polarisationsfilter absorbieren einen Großteil des bei Reflexion an glatten Flächen entstandenen polarisierten Lichts und reduzieren dessen störende Blendwirkung. 75.4 Um bei Filmen auch einen räumlichen Eindruck zu erzielen, werden die Aufnahmen von zwei Kameras durchgeführt. Für die Wiedergabe werden Polarisationsfolien verwendet. 3D Filme Polarisationsfilter werden heute in vielen Bereichen verwendet. Beispielsweise kann man mit ihrer Hilfe stereoskopisches Sehen im Kino verwirklichen (75.4). Die Aufnahme erfolgt mit Kameras, die zwei Linsen haben. Ihr Abstand entspricht jenem unserer Augen. Auch der Projektor hat zwei Linsen. Vor jeder Linse sitzt ein Polarisationsfilter. Sie polarisieren das Licht so, dass die Schwingungsebenen der Lichtstrahlen aufeinander normal stehen. Man betrachtet die Bilder durch eine Brille die zwei entsprechende Polarisationsfilter enthält. Jedes Auge sieht dann nur eines der beiden Bilder. Beide Augen zusammen vermitteln den räumlichen Eindruck. 75 2 Beugung und Interferenz des Lichts Elektromagnetische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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