Polarisation von Licht

Licht als Welle
Lichtwellen sind elektromagnetische Wellen. Bei ihnen ändert sich räumlich und zeitlich periodisch die Stärke des elektrischen und des magnetischen Feldes. Wir betrachten nachfolgend nur die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes, die in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erfolgt.
Von einer Lichtquelle, z. B. von der Sonne oder von einer Glühlampe, gehen zahlreiche Wellenzüge aus. Die Schwingungsrichtung ist bei den einzelnen Wellenzügen unterschiedlich und räumlich zufällig verteilt (Bild 1). Licht, bei dem es keine Vorzugsrichtung der Schwingungsrichtung gibt, wird als unpolarisiertes Licht bezeichnet. Das Licht aller natürlichen Lichtquellen ist unpolarisiert.

Polarisation von Licht
Sorgt man aber z. B. durch spezielle Filter, so genannte Polarisationsfilter, dafür, dass Licht nur in einer Schwingungsrichtung schwingt, dann bezeichnet man solches Licht als polarisiertes Licht. Zur modellartigen Veranschaulichung kann man eine Seilwelle betrachten Bild 2). Erzeugt man eine Seilwelle mit beliebiger Schwingungsrichtung und lässt diese Seilwelle durch einen schmalen, vertikalen Schlitz hindurchtreten, so schwingt die Seilwelle hinter dem Schlitz nur noch in einer Ebene. Sie ist polarisiert.

Bringt man einen zweiten Schlitz an, so geht die Wellen hindurch, wenn dieser Schlitz ebenfalls senkrecht steht. Dreht man ihn um 90°, so kann ihn die Welle nicht durchlaufen. Analog ist das bei Verwendung von zwei Polarisationsfiltern: Durch Polarisationsfilter, die um 90° gegeneinander gedreht sind, geht kein Licht hindurch (Bild 3).

Licht kann auch durch Reflexion und Brechung polarisiert werden. Das Sonnenlicht wird beim Durchgang durch die Atmosphäre ebenfalls teilweise polarisiert. Es gibt auch Lichtquellen, die polarisiertes Licht aussenden. Ein Beispiel dafür sind Laser.

Bedeutung der Polarisation
Mithilfe von polarisiertem Licht kann man z. B. die Konzentration einer Zuckerlösung ermitteln. Eine solche Zuckerlösung hat die Eigenschaft, die Schwingungsebene von polarisiertem Licht zu drehen. Diese Drehung ist umso stärker, je höher die Konzentration der Zuckerlösung ist. Um den Drehwinkel zu ermitteln, wird Licht durch ein Polarisationsfilter geschickt, hinter der Lösung ein zweites Polarisationsfilter angebracht und durch Drehung dieses zweiten Filters der Drehwinkel ermittelt.

In der Fotografie kann man mithilfe eines Polarisationsfilters, der vor das Objektiv gesetzt wird und drehbar ist, unerwünschte Reflexionen vermindern (Bild 4).