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Polarisationsmechanismen - Polarisation durch Reflexion

Im Versuch und im Alltag

Wie bereits erwähnt, ist das Licht eines Lasers bereits durch seine besondere Entstehungsart linear polarisiert.

Im folgenden Versuch wird ein Laserstrahl benutzt, welcher an einer Glasplatte reflektiert wird. Diese wird im Versuchsverlauf gedreht, wodurch der Einfallswinkel des Laserstrahls von 0° bis 90° anwächst. Der Versuch ist dabei so aufgebaut, dass das Laserlicht in der Einfallsebene zur Glasplatte polarisiert ist und damit der erwähnten Parallelkomponente 1 entspricht.

Es wird mit diesem Versuchsaufbau also allein der Verlauf des Graphen Fresnel III betrachtet - ohne eine störende ebenfalls reflektierte Senkrechtkomponente 2 (Fresnel I), die in diesem Versuch überhaupt nicht auftritt.

In (Abb. 1) kann man beobachten, wie sich die reflektierte Intensität verringert, wenn die Glasplatte allmählich gedreht wird, bis der Einfallswinkel des Lasers mit dem Brewster-Winkel übereinstimmt und gar keine Intensität mehr reflektiert wird. Der Punkt auf dem Sichtschirm ist in dieser Stellung ganz verschwunden. Anschließend taucht der Punkt natürlich wieder auf.

Abb.1
Video zeigt Versuch zur Veranschaulichung des Brewster-Winkels

Polarisation durch Reflexion - direkt vor unseren Augen!

Zum Abschluss noch zwei alltäglichere Begegnungen mit der Polarisation durch Reflexion:

  • Im Skiurlaub schützt man seine Augen vor der grellen Höhensonne. Gute Sonnenbrillen besitzen dafür Gläser aus polarisierendem Material, die nur vertikal polarisiertes Licht passieren lassen. Wie funktioniert die Helligkeitsverringerung?
  • Ein Fotograf möchte an einem sonnigen Tag Schiffe auf einem See fotografieren. Die Sonne steht jedoch so, dass der See viel Licht reflektiert. Wie kann er den Einfluss der von der Seeoberfläche reflektierten Strahlen verringern?

Wagen Sie erneut, mit ihrem Wissen zu antworten - es ist nicht schwer! Als Antwort betrachten Sie die folgende Skizze zusammen mit deren Erläuterung.

Abb.2
Räumliche Verhältnisse bei der Sonnenbrille

Die von der weitgehend horizontalen Schneefläche reflektierte Intensität ist hauptsächlich senkrecht zur Einfallsebene des Sonnenlichtes polarisiert (Diese darf hier als vertikal angesehen werden!) - schwingt also horizontal zum Betrachter. Die Sonnenbrille blockt genau diesen Horizontalanteil - Voilà. Würde sie auch den Vertikalanteil blocken, wäre es zu düster zum Skifahren...

Abb.3
Der See, ohne Polarisationsfilter fotografiert
Abb.4
Der See, mit Polarisationsfilter fotografiert

Der gleiche Effekt tritt auch beim See auf. Der Fotograf benutzt ein Polarisationsfilter, welcher ebenfalls die horizontalen Polarisationsanteile blockt. So wird die Helligkeit des Sees relativ zu der eines auf dem See befindlichen Objektes (z.B. ein Schiff) verringert, und das Objekt würde auf dem Foto nicht überstrahlt. Man betrachte dazu (Abb. 3) und (Abb. 4) .

Mit einem Polarisationsfilter lassen sich auch Spiegelungen auf Fensterscheiben eliminieren ( (Abb. 5) und (Abb. 6) ).

Abb.5
Fensterscheiben, ohne Polarisationsfilter fotografiert
Abb.6
Fensterscheiben, mit Polarisationsfilter fotografiert

Zusammenfassung: Polarisation durch Reflexion

Gesetz von Brewster
Wenn der Einfallswinkel bei der Reflexion von Licht an einem durchsichtigen Dielektrikum mit Brechzahl n 2 gleich dem Brewster-Winkel α B ist, so ist der reflektierte Anteil des Lichtes vollständig linear polarisiert. Für diesen speziellen Winkel gilt die folgende Beziehung: tan α B = n 2
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