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Grundwissen

Polarisation von Licht - Einführung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die Polarisation beschreibt die Schwingungsrichtung einer Transversalwelle.
  • Lineare Polarisationsfilter können nur von Licht einer bestimmten Schwingungsrichtung passiert werden.
  • Laserlicht und das Licht von Computerdisplays ist polarisiert.

Polarisationsrichtung ist die Schwingungsrichtung

Im Wellenmodell ist Licht eine senkrecht zur ihrer Ausbreitungsrichtung schwingende Welle, also eine Transversalwelle. Die Polarisation bzw. die Polarisationsrichtung der Welle beschreibt, in welcher Richtung die Welle schwingt. Dabei bezieht man sich meist auf die Richtung des E-Feld-Vektors. Der B-Feld-Vektor schwingt entsprechend senkrecht zur Polarisationsrichtung. 

Polarisationsfilter

polarisation_neu1.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Polarisation von Licht mit Hilfe eines Polarisationsfilters

Sonnenlicht oder das Licht von Lampen ist meistens nicht polarisiert. Das heißt, jeder Wellenzug des Lichtes schwingt zufällig in eine Raumrichtung. Um aus unpolarisiertem Licht polarisiertes Licht zu machen, werden Polarisationsfilter (kurz: Polfilter) genutzt. Ein idealer Polarisationsfilter lässt nur den Anteil des Lichtes passieren, der parallel zur sog. optischen Achse des Filters schwingt. Alle anderen Anteile werden vom Filter absorbiert. Die Intensität des Lichtes nimmt daher beim Durchgang durch einen Polfilter i.d.R. ab.

Funktion eines Polarisationsfilters

aufbau_polfilter.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Aufbau eines Polarisationsfilters

Polarisationsfilter bestehen meist aus langen Kettenmolekülen, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Ihre Ausrichtung entspricht den in den Grafiken blau dargestellten Stegen der Polfilter. Eine elektromagnetische Welle, deren E-Feld-Vektor in Richtung dieser Stege schwingt, kann mit diesen gut Wechselwirken und hierin in dieser Richtung sehr einfach Schwingungen anregen. Daher wird die Welle von Filter absorbiert. Eine Welle, deren E-Feld hingegen senkrecht zur Richtung der langen Kettenmoleküle schwingt, kann hingegen kaum Schwingungen anregen. Die Welle passiert den Filter.

Dieses Verhalten kann auch sehr gut in Analogieversuchen mit Mikrowellen gezeigt werden. Hierbei kann die Struktur der Polfilter mit bloßem Auge wahrgenommen werden. Ein Beispiel ist hier zu finden.

Analogie zu mechanischen Wellen

Polarisation von Licht kann auch in Analogie zu mechanischen Wellen dargestellt werden, bspw. durch ein entsprechendes Drahtmodell. Eine Reihe eng beieinanderliegende Spalte dienen hier als Polarisationsfilter.

Hinweis: In einem solchen Modell stellen die Drahtwellen das B-Feld der Welle dar.

Quellen für polarisiertes Licht

Abb. 3 Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des Versuchs zum Nachweis der Polarisation von Laserlicht

Laser erzeugen in der Regel polarisiertes Licht. Dies kannst du mit einem Polarisationsfilter leicht nachweisen: Positionierst du das Polarisationsfilter zwischen Laser und Schirm und drehst das Filter, so ändert der Lichtfleck auf dem Schirm seine Helligkeit.

Das Licht von LCD-Bildschirmen ohne Touch-Funktion ist in der Regel auch polarisiert.

Durch Streuung, Reflexion oder Doppelbrechung kann ebenso polarisiertes Licht entstehen. Daher sind teure Sonnenbrillen oft mit Polarisationsfiltern versehen. So filtern die Sonnenbrillen z.B. unerwünschte Lichtreflexionen von Glasscheiben, da es sich bei dem reflektierten Licht um polarisiertes Licht handelt.