Dieser Artikel erklärt, was Polarisation von Licht in der Physik ist. So erfahren Sie, was polarisiertes Licht ist, welche verschiedenen Arten der Lichtpolarisation es gibt und wie man Licht polarisiert.
Was ist die Polarisation von Licht?
Bei der Polarisation von Licht handelt es sich um den Prozess, bei dem unpolarisiertes Licht in polarisiertes Licht umgewandelt wird. Einfach ausgedrückt geht es bei der Lichtpolarisierung darum, einen Lichtstrahl, der in verschiedene Richtungen schwingt, in einen Lichtstrahl umzuwandeln, der in einer einzigen Ebene schwingt.
Licht zu polarisieren bedeutet also, es zu lenken, indem man seine Ausbreitungsrichtung begrenzt. Daher wird die Richtung, in der polarisiertes Licht schwingt, Polarisationsrichtung genannt.
Unpolarisiertes Licht besteht aus einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld, die in unterschiedliche Richtungen schwingen, sodass die beiden Felder senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung der Welle stehen. Wenn man also Licht polarisiert, erhält man eine elektromagnetische Welle, die nur in eine Richtung schwingt.
Arten der Polarisation
Es gibt drei Arten der Polarisation von Licht oder elektromagnetischen Wellen:
- Lineare Polarisation – Licht ist linear polarisiert, wenn die Ausbreitungsrichtung entlang einer geraden Linie verläuft. Dieser Fall tritt auf, wenn die beiden Komponenten des elektrischen Feldes in Phase (oder gegenphasig) sind.
- Zirkularpolarisation : Licht ist zirkular polarisiert, wenn die Ausbreitungsrichtung die Form eines Kreises hat. Bei dieser Art der Polarisation sind die beiden Komponenten des elektrischen Feldes um 90° phasenverschoben.
- Elliptische Polarisation : Licht ist elliptisch polarisiert, wenn die Ausbreitungsrichtung eine Ellipse darstellt. Dabei haben die Komponenten des elektrischen Feldes unterschiedliche Amplituden und der Phasenwinkel liegt zwischen 0° und 180°.
Lichtpolarisationsprozess
In diesem Abschnitt werden die gängigsten Verfahren zur Gewinnung polarisierten Lichts erläutert. Bedenken Sie, dass alle Polarisationsprozesse auf demselben Funktionsprinzip beruhen: Das elektrische Feld wird gezwungen, in einer einzigen Ebene, der sogenannten Polarisationsebene, zu schwingen.
Polarisation durch selektive Absorption
Dieser Polarisationsprozess macht sich die Tatsache zunutze, dass bestimmte Materialien in der Lage sind, eine der Komponenten des elektrischen Feldes einer elektromagnetischen Welle zu absorbieren. Diese physikalische Eigenschaft wird Dichroismus genannt.
Durch die Absorption einer der Komponenten des elektrischen Feldes wird dessen Ausbreitungsrichtung geändert und dadurch das Licht polarisiert.
Einige Kristalle haben beispielsweise diese polarisierenden Eigenschaften, wie zum Beispiel Turmalin.
Reflexionspolarisation
Licht kann polarisiert werden, wenn es von einer Oberfläche reflektiert wird. Somit erfährt das reflektierte Licht eine teilweise Polarisation, da die Komponente des elektrischen Feldes in Richtung der Einfallsebene nicht reflektiert wird, sodass diese Komponente eliminiert wird.
Dieses Phänomen tritt auf, wenn der reflektierte Lichtstrahl senkrecht zum gebrochenen Lichtstrahl (der durch die Oberfläche geht) verläuft.
Doppelte Brechungspolarisation
Die Doppelbrechungspolarisation, auch Doppelbrechungspolarisation genannt, entsteht aufgrund einer ganz besonderen optischen Eigenschaft bestimmter Körper. Diese Eigenschaft besteht darin, einen einfallenden Lichtstrahl in zwei linear polarisierte Strahlen aufzuteilen, die senkrecht zueinander stehen.
Polarisierend
Ein Polarisator ist ein optisches Instrument, das Licht polarisiert. Einfach ausgedrückt ist ein Polarisator ein Gerät, das unpolarisiertes natürliches Licht in polarisiertes Licht umwandelt.
Um Licht zu polarisieren, verwenden Polarisatoren typischerweise einige der im obigen Abschnitt erläuterten Polarisationsprozesse.
In der Physik verfügen viele anspruchsvollere optische Instrumente oft über einen Polarisator in ihrem Mechanismus, sodass das Licht im Inneren des Instruments polarisiert wird, um es zu verarbeiten. Ein Polarimeter enthält beispielsweise einen Polarisator.
Anwendungen der Lichtpolarisation
Schließlich werden wir sehen, wozu die Polarisation von Licht dient, denn wenn die Prozesse zur Gewinnung polarisierten Lichts so kompliziert sind, muss diese Art von Licht viele Verwendungsmöglichkeiten haben.
Die Polarisation von Licht hat viele Anwendungen. Sie haben zum Beispiel wahrscheinlich schon einmal eine polarisierte Sonnenbrille getragen, die durch die Polarisation des einfallenden Lichts eine bessere Durchsicht ermöglicht.
Ebenso ist die Polarisation von Licht auch in der Fotografie sinnvoll, da dieser physikalische Vorgang genutzt wird, um den Kontrast eines Fotos zu erhöhen.
Darüber hinaus ist polarisiertes Licht im Alltag sehr präsent, auch wenn wir uns dessen nicht bewusst sind. Daher sind die elektromagnetischen Wellen, die Radiogeräte zur Informationsübertragung nutzen, polarisiert.
Die Polarisation von Licht hat jedoch auch viele andere wissenschaftliche Anwendungen, beispielsweise wird polarisiertes Licht in der Astronomie verwendet, um die für diese Disziplin typischen Phänomene zu untersuchen.