Polarisation von Licht

Im einführenden Teil wurden die unterschiedlichen Modelle von Licht vorgestellt, dabei kann man Licht als Teilchen oder Welle betrachten (Welle-Teilchen- Dualismus). Betrachtet man nun Licht als (elektromagnetische), so ändert sich folglich räumlich und zeitlich periodisch die Stärke des elektrischen und des magnetischen Feldes. Von Polarisation spricht man, wenn sich die elektrischen Feldvektoren in einer bestimmten Weise bewegen.  Dabei gibt es folgende Polarisationen von Licht: linear-polarisiertes Licht, rechtscircular-polarisiertes Licht, linkscircular-polarisiertes Licht und elliptisch polarisiertes Licht.

Licht als elektromagnetische Welle

Einführend soll kurz auf “Arten” von Wellen eingegangen werden, es gibt zwei Hauptarten von Wellen, nämlich Transversal- und Longitudinalwellen.

• Transversalwellen schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
• Longitudinalwellen schwingen in Richtung der Ausbreitung

Licht kann als elektromagnetische Wellen sehen, d.h. als Transversalwellen bei denen E-Feldvektoren und magnetische Feldvektoren senkrecht aufeinander stehen und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Polarisation von Licht

Damit man die Polarisation von Licht einfacher verstehen kann, nimmt man an:

• Das Licht aller natürlichen Lichtquellen ist unpolarisiert, d.h es gibt keine Vorzugsrichtung der Schwingungsrichtung gibt.
• Da die Wechselwirkungen des magnetischen Feldes mit der Materie vernachlässigbar klein sind, wird nur das zeitlich veränderte elektrische Feld betrachtet.

Vereinfacht gesagt: unpolarisiertes Licht schwingt in alle Richtungen, polarisiertes Licht schwingt  nur in bestimmten Raumrichtungen und nicht in allen.
Von einer Lichtquelle breitet sich das Licht wellenförmig aus. Der elektrische Feldvektor kann dabei in alle möglichen Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen (siehe obige Abbildung). In diesem Fall hat man unpolarisiertes Licht. Nun kann man mit einem Spalt bestimmte Lichtwellen passieren lassen, dann erhält man polarisiertes Licht.

Arten von polarisiertem Licht

• Linear-polarisiertes Licht: Linear-polarisiertes Licht bedeutet, dass sich das elektrische Feld immer nur in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung befindet.
• Circular-polarisiertes Licht: Beim circular-polarisierenden Licht überlagern sich zwei linear polarisierte Wellenzüge mit gleichen Amplituden und einen Phasenunterschied, der einem ungeradzahligem Vielfachen einer Viertelschwingung entspricht (und ist damit ein Sonderfall des eliptisch plarisiertem Lichtes).
• Eliptisch polarisiertes Licht: Elliptisch-polarisiertes Licht bedeutet, dass sich die Spitze des elektrischen Feldvektors in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung auf einer Ellipse bewegt. Im Allgemeinen kommt diese Bewegung durch die Überlagerung zweier linear polarisierter Wellen zustande, die zueinander senkrecht mit einer Phasendifferenz zwischen 0 und p /2 schwingen.

weiterführende Informationen auf Lernort-Mint.de

• Einführung in die Optik

• Wellenoptik und geometrische Optik