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Tutorial MenueWellenoptikLerneinheit 15 von 23

Polarisationsmechanismen - Polarisation durch Reflexion

Phänomen: Polarisation durch Reflexion

Reflexion von Licht an durchsichtigen Dielektrika

Der Prozess einer Polarisation durch Reflexion ist der wohl am häufigsten auftretende Polarisationsmechanismus.

Jeder Lichtstrahl, der an einem durchsichtigen Dielektrikum (z.B. Glas, Wasser, Kunststoff, Lack, Luft) reflektiert wird, ist danach je nach Einfallswinkel teilweise oder sogar vollständig linear polarisiert. Durchsichtiges Dielektrikum bedeutet, dass das verwendete Medium auftreffende Energie nicht stark absorbiert.

Hinweis
Metalle sind undurchsichtig, da sie durch ihre zahllosen freien Ladungsträger einfallende Energie sehr stark absorbieren und anschließend nahezu komplett reflektieren. Deswegen lässt sich bei Metallen keine vollständige Polarisation durch Reflexion beobachten.

Im Folgenden werden wir eine von Luft (Brechzahl n 1 1 ) umgebene Glasplatte (Brechzahl n 2 1,5 ) betrachten, auf welche unpolarisiertes Licht, z.B. von einer Glühbirne, fällt. Das Licht teilt sich dabei in einen reflektierten und einen gebrochenen Lichtstrahl auf (siehe untere Abbildung).

Wie wir im Exkurs Fresnel'sche Formeln noch sehen werden, ist der gebrochene im Gegensatz zum reflektierten Strahl niemals vollständig polarisiert, weswegen wir uns zunächst auch auf die Betrachtung des reflektierten Anteiles beschränken wollen.

Abb.1
Einfallender, reflektierter und gebrochener Strahl

Ändert man nun den Einfallswinkel α , so stellt man fest, dass sich der Grad der Polarisation im reflektierten Lichtstrahl verändert. Dazu benutzt man wieder einen Polarisationsfilter.

Brewster-Winkel
Bei einem bestimmten Einfallswinkel, dem so genannten Polarisations- oder Brewster-Winkel α B (nach seinem Entdecker David Brewster) ist der reflektierte Anteil des einfallenden Lichtes vollständig linear polarisiert.

Der Brewster-Winkel ist materialabhängig - für unser betrachtetes Glas mit einer Brechzahl von n 2 1,5 beträgt α B 56 ° .

Zusätzlich beobachtet man, dass der Brewster-Winkel immer dann vorliegt, wenn reflektierter und gebrochener Strahl senkrecht aufeinander stehen. Diese Tatsache werden wir gleich noch benötigen.

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