Sexl Physik 7, Schulbuch

| 34 2.2. Polarisation des Lichts Beugungs und Interferenzerscheinungen stellen eine Bestätigung für die Wel­ lennatur des Lichts dar. Sind es Longitudinalwellen oder Transversalwellen? Beu­ gungs und Interferenzerscheinungen treten bei beiden Wellentypen auf. c hriStian h uyGenS und t hoMaS y ounG sahen in den Lichtwellen elastische Wellen, die sich – ähnlich wie Schallwellen in Luft – im Äther fortpflanzen. Dieser sollte das ganze Universum erfüllen und alle Körper durchdringen. Er konnte daher – so glaubte man damals – keinesfalls ein fester Körper sein, sondern musste viel eher die Eigenschaften einer sehr feinen Flüssigkeit oder eines sehr dünnen Gases ha­ ben. Da sich im Inneren von Flüssigkeiten und in Gasen wegen der fehlenden Quer­ kräfte keine Transversalwellen ausbreiten können, fassten die Forscher der da­ maligen Zeit das Licht als elastische Longitudinalwelle auf. Außerdem hatte man keinerlei Anzeichen einer „Seitlichkeit“ beobachtet, sondern stets gefunden, dass sich das Licht um die Fortpflanzungsrichtung völlig rotationssymmetrisch verhält. So schien die Annahme von longitudinalen Lichtwellen aufs Beste begründet und mit allen Tatsachen in Übereinstimmung zu sein. Umso größer war die Überraschung, als der französische Physiker e tienne l ouiS M aluS 1808 entdeckte, dass Licht unter gewissen Umständen seine Symmetrie um die Fortpflanzungsrichtung einbüßt und eine „Seitlichkeit“ aufweist. Man gab ihr den Namen Polarisation . Mit dem Modell der longitudinalen Lichtwelle war diese Erscheinung nicht zu erklären! 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 Polarisa­ tionsfilter 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 34.1 Du brauchst: 2 Polfilter Was ist zu tun? Betrachte deine Umgebung durch einen Polfilter. Lege den zweiten Fil- ter über den ersten und drehe ihn langsam. Was beobachtest du? Blickt man durch einen Filter, so wird man außer einer geringfügigen Verdunke­ lung keine Veränderung feststellen. Erst wenn man den zweiten Filter darüberlegt, erkennt man eine deutliche Änderung der Helligkeit. Bei einer bestimmten Stel­ lung der Filter zueinander (man sagt, die Filter sind „gekreuzt“), wird kein Licht mehr durchgelassen. Dreht man nun den zweiten Filter um 90 0 , so tritt das Licht fast ungeschwächt durch die Filter. Man bezeichnet den ersten Filter als Polari­ sator , den zweiten als Analysator . 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. 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 opti­ schen Vorzugsrichtung schwingt; es wird im Filter absorbiert, wenn seine Schwin­ gungsrichtung 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 Vorzugsrich­ tung schwingen. Die parallel schwingende Komponente wird durchgelassen, die 34.1 Polarisationsfolien in „paralleler“ und „gekreuzter“ Stellung Seil Polarisator Analysator 34.2 Mechanisches Modell für die Wirkung der beiden Polarisationsfolien. 90° Vakuum Glas  p  p  p 34.3 Wenn das Licht so auf eine durchsich- tige Fläche fällt, dass der reflektierte Strahl senkrecht auf den gebrochenen Strahl steht, dann ist der reflektierte Strahl maximal linear polarisiert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv