Polarisation
Physik
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Basiswissen
Hat man ein rechteckiges Stück durchsichtigen Calcit kann man senkrecht darauf einen Laserstrahl einfallen lassen. Normales Glas würde den Laserstrahl ungebrochen hindurchgehen lassen. Calcit aber erzeugt plötzlich zwei Strahlen, die auf der anderen Seite den Kristall verlassen. Dreht man den Kristall innerhalb der Ebene seiner Kristalloberfläche, wandert ein äußerer Strahl um einen inneren Strahl herum. Diese Beobachtun aus dem Jahr 1669[1] wird heute mit dem Wellenmodell von Licht erklärt. Zu den historischen Wurzeln siehe auch Newtons Polarisation ↗
Fußnoten
- [1] Erasmus Bartholin: Experimenta crystalli islandici disdiaclastici quibus mira et insolita refractio detegitur, Kopenhagen 1669, doi:10.3931/e-rara-3581. Deutsche Übersetzung von Karl Mieleitner: Versuche mit dem doppeltbrechenden isländischen Kristall, die zur Entdeckung einer wunderbaren und außergewöhnlichen Brechung führt (= Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften Band 205, 1922).
- [2] Polarisation in der Äthervorstellung von Licht (1911): "Licht, die objektive Ursache der Sichtbarkeit der Körper, besteht nach der von Huyghens aufgestellten Undulationstheorie, welche die frühere Emanationstheorie (s.d.) verdrängt hat, in Schwingungen, die von den leuchtenden Körpern einem überall vorhandenen, äußerst feinen, elastischen Stoff, dem Äther (s.d.), mitgeteilt werden und sich in diesem als Wellen (Lichtwellen) fortpflanzen. Treffen diese Schwingungen die Netzhaut unsers Auges, so entsteht in uns die Empfindung von L. Sie pflanzen sich im Äther mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km in der Sekunde fort. (S. Lichtgeschwindigkeit.) Die Richtungen, in welchen sich die Ätherteilchen bei diesen Schwingungen bewegen, stehen senkrecht auf der Richtung des Lichtstrahls. Erfolgen die Schwingungen aller Strahlen eines Lichtbündels in parallelen Ebenen, so nennt man das L. polarisiert (s. Polarisation des Lichts). Bleiben die Schwingungen des Äthers in einem und demselben Mittel, so geschieht die Fortpflanzung geradlinig." In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 2. Leipzig 1911., S. 54. Online: http://www.zeno.org/nid/20001304984
- [3] Ein Lexikon aus dem Jahr 1856 geht auch auf die Bedeutung für die Astronomie ein: "Polarisation des Lichts. Es gibt Körper, welche jeden einzelnen weißen Lichtstrahl gleichsam in 4 Strahlen zu spalten im Stande sind, wovon immer je 2 unter rechten Winkeln abstehende Strahlen gleiche und 2 unter einem gestreckten Winkel = 180° divergirende Strahlen entgegengesetzte Eigenschaften zeigen. Von der Aehnlichkeit dieser Verhältnisse mit der Polarität des Magnets hat Malus diese eigenthümliche Theilung des Lichtstrahls P. genannt […] Es zeigt sich übrigens erfahrungsgemäß, daß bei jeder Reflexion des Lichts der Strahl zugleich polarisirt wird. Es hat dieses ein von dem großen Physiker u. Astronomen Arago benütztes Mittel abgegeben, das Licht der Himmelskörper in Bezug auf seine physische Beschaffenheit zu prüfen u. man hat auch auf diesem Wege gefunden, daß die Fixsterne Sonnen mit eigenem – nicht polarisirtem – Lichte sind, die Kometen dagegen, insbesondere der Halleyʼsche, vorzugsweise polarisirtes Licht von sich geben d.h. mit fremdem Lichte leuchten." In: Herders Conversations-Lexikon. Freiburg im Breisgau 1856, Band 4, S. 569-570. Online: http://www.zeno.org/nid/20003473953
- [4] Auf Apparate zur Beobachtung geht ein Artikel von 1861 näher ein: "Polarisation (Polarisirung) […] 3) P. des Lichts, die Veränderung eines natürlichen Lichtstrahles, durch welche er nur nach gewissen Richtungen den Gesetzen der Reflexion u. der Brechung zu folgen im Stande ist, s. u. Licht K). Um die P. des Lichts durch Reflexion an Glasspiegeln, so wie die Erscheinungen an Krystallplatten im polarisirten Licht zu beobachten, dient der Polarisationsapparat von Biot u. Nörremberg." Es folgt dann eine detaillierte Beschreibung des Apparats. In: Pierer's Universal-Lexikon, Band 13. Altenburg 1861, S. 239. Online: http://www.zeno.org/nid/20010658645
- [5] Ein einfacher mit Spiegeln wird 1911 in einem Lexikon vorgeschlagen: "Polarisation, des Lichts, derjenige (1811 von Malus entdeckte) Zustand des Lichts, in welchem die Schwingungen nur in einer Ebene erfolgen, während sie beim gewöhnlichen Licht in allen möglichen, auf dem Strahl senkrechten Richtungen stattfinden. P. entsteht 1) durch Reflexion; ein Lichtstrahl, der unter einem Einfallswinkel von 55º von einem Glasspiegel reflektiert worden ist, zeigt P. (ist »polarisiert«) und wird von einem zweiten Glasspiegel nur dann in voller Stärke reflektiert, wenn die Einfallsebenen beider Spiegel parallel sind; stehen dieselben senkrecht zueinander, so findet am zweiten Spiegel keine Reflexion statt. Die Schwingungen des polarisierten Strahles stehen senkrecht zur Einfallsebene des ersten Spiegels; 2) durch Doppelbrechung; die Strahlen eines doppeltbrechenden Körpers sind beide polarisiert; ihre Polarisationsebenen stehen senkrecht aufeinander; die Interferenz beider Strahlen kann Farbenerscheinungen hervorrufen (sog. Chromatische Polarisation, s.d.), welche auch bei künstlich erzeugter Doppelbrechung in rasch gekühltem und gepreßtem Glas auftreten." Bilder illustrieren im Original die hier geschilderten Erscheinungen. In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 2. Leipzig 1911., S. 427. Online: http://www.zeno.org/nid/20001454498
- [6] Ein Artikel aus dem Jahr 1914 geht speziell auf das Licht in der Atmosphäre ein: "Polarisation des Himmelslichtes wurde zuerst 1809 von Arago nachgewiesen und entsteht durch die Beugung der von der Lichtquelle (Sonne, Mond) ausgesandten Strahlen an den Luftmolekülen und an suspendierten Teilchen. Ein Strahlenbündel, das von einem 90° von der Sonne entfernten Orte des Himmels in das Auge des Beobachters gelangt, ist maximal polarisiert und besteht aus 6–7 Teilen polarisierten und 3–4 Teilen natürlichen Lichtes. Der Grad der Polarisation variiert mit der Farbe des Lichtes und besitzt einen täglichen und einen jährlichen Gang. Die Polarisationsebene geht ungefähr durch den beobachteten Punkt des Himmels, die Sonne und den Beobachter. Ueber der Sonne, sowie über ihrem Gegenpunkte befinden sich je ein Gebiet verschwindender Polarisation in einem Abstand von ungefähr 18° bis 21° (Babinetscher bezw. Aragoscher Punkt). Besonders die Lage des Gebietes über dem Gegenpunkte schwankt stark und wird durch den Staubgehalt der Atmosphäre, vielleicht auch durch die Häufigkeit der Sonnenflecken beeinflußt." In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Techn
- [7] Zur Definition von Polarisation: "Transversalwellen, deren Schwingungsvektoren in einer festen Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen, heißen linear polarisiert." Desweiteren wird eingeschränkt, dass nur Transversalwellen polarisierbar sind, nicht aber Longitudinalwellen. In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "3.3.2 Eigenschaften von Wellen", Seite 126. Siehe auch Transversalwelle ↗