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Optische Eigenschaften

Methoden zur Bestimmung von Polarisation - Doppelbrechung

Kristalle und teilkristalline Bereiche sind bezüglich der Lichtausbreitung durch geometrisch-optische Vorzugsrichtungen charakterisiert (Anisotropie). Im polymeren Werkstoff ist der Anteil kristalliner Bereiche abhängig von der chemischen Zusammensetzung, den Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen sowie der jeweiligen Beanspruchung. Kristalle besitzen meist Symmetrielinien, innerhalb derer kongruente Lagen hergestellt werden können. Unter einer Hauptachse oder optischen Achse versteht man die Richtung der Symmetrielinie. Als Hauptschnitt bezeichnet man die Ebene, die von der optischen Achse und der Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahls aufgespannt wird.

Fällt Licht parallel zum Hauptschnitt senkrecht auf eine Seitenfläche des Kristalls, so wird der Lichtstrahl in einen ordentlichen Strahl (o) und einen außerordentlichen Strahl (e) aufgespalten. Die beiden Strahlen sind senkrecht zueinander polarisiert und der außerordentliche Strahl ist zum ordentlichen versetzt. Bei doppelbrechenden Substanzen (Dichroismus) führt eine Durchleuchtung zu markanten Farberscheinungen.

Abb.1
Prinzip der Doppelbrechung

Polymere Werkstoffe können eine ständige Doppelbrechung besitzen, welche im Laufe des Herstellungs- bzw. Verarbeitungsprozesses (Orientierung beim Spritzgießen, Verstrecken beim Kalandrieren) entsteht. Auch können isotrope Werkstoffe durch mechanischen Zug doppelbrechend werden. Nach Aufhebung der Zugbelastung verschwindet die Doppelbrechung wieder. Die Doppelbrechung als ein Maß für den Orientierungszustand von Werkstoffen wird definiert als Differenz zwischen zwei Brechungsindices, die in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen bestimmt werden. Die Doppelbrechung kann nach der Transmissionsmethode bestimmt werden.

Abb.2
Bestimmung der Doppelbrechung nach der Transmissionsmethode
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