Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert von Ralf Dohmen Welleneigenschaften des...

Olaf Medenbach , Ruhr-Universität Bochum (modifiziert von Ralf Dohmen

Welleneigenschaften des LichtesInterferenzPolarisation

DoppelbrechungIndikatrix

Elektromagnetisches Spektrum

Licht als Welle: elektr. Feldvektor E und magnetischer Feldvektor B schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung

E = E0 sin (·t)

Elektromagnetisches Spektrum

Licht als Welle: elektr. Feldvektor E und magnetischer Feldvektor B schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung

E = E0 sin (·t)

Polarisation und Interferenz

E = E0 sin (·t)

Polarisiertes Licht

linear zirkular elliptisch

Wechselwirkung von Licht mit Materie

• Brechung -> Doppelbrechung• Absorption -> Farberscheinung• Polarisation• Generell bei Kristallen mit nicht kubischer

Symmetrie -> Optisch anisotrop -> Optische Eigenschaften abhängig von der Ausbreitungsrichtung des Lichtes im Kristall (kristallographische Orientierung)

• Pleochroismus

Optisch isotrope Medien

Optisch isotrop:

Gläser, Flüssigkeiten, Schmelzen, Gas, kubische Kristalle

Unter gekreuzten Polarisatoren erscheinen optisch isotrope Medien (z.B. kubische Kristalle) schwarz (dunkel)

Phänomen der Doppelbrechung in optisch anisotropen Medien

Die einachsige Indikatrix

Spiegelebene

•Rotationsellipsoid

•Es gibt nur einen Kreisschnitt dessen Lot optische Achse heißt.

•Der allgemeine Schnitt ist eine Ellipse, die Halbachsen der Schnittellipsen entsprechen den wirksamen Brechungsindizes in dieser Schnittlage, ihre Richtung gibt die wirksamen Schwingungsrichtungen an.

RotationsachseRotationsachse

einachsig positiv, ne > no einachsig negativ, ne < no

Die Indikatrix

Spiegelebenen

2-zählige Achsen2-zählige Achsen

optische Achsenoptische Achsen(Lote auf Kreisschnitte)(Lote auf Kreisschnitte)

Achsenwinkel 2VAchsenwinkel 2V

•Dreiachsiges Ellipsoid mit drei senkrecht zueinander stehenden Hauptachsen.

allgemeiner Schnittallgemeiner Schnitt

KreisschnitteKreisschnitte

•Die Symmetrie ist 2/m 2/m 2/m •Es gibt zwei Kreisschnitte deren Lote optische Achsen heißen.•Der allgemeine Schnitt ist eine Ellipse, die Halbachsen der Schnittellipsen entsprechen den wirksamen Brechungsindizes in dieser Schnittlage, ihre Richtung gibt die wirksamen Schwingungsrichtungen an.

Beobachtung mit eingeschaltetem Analysator, gekreuzte Polarisatoren

Interferenzfarben

Konstruktive Interferenz„Licht + Licht = mehr Licht“

Destruktive Interferenz„Licht + Licht = Dunkelheit“

Interferenzfarben

1. Ordnung0-550 nm

2. Ordnung550-1100 nm

Interferenzfarbtafel nach Michel-Levy

Polarisation durch Reflektion (Brewster-Winkel)

nsitä

Brewster-Winkel(56,3° bei n = 1,5)

Gebrochener und reflektierter Strahl sind linear polarisiert, der gebrochene mit seiner

Schwingungsebene parallel zur Einfallsebene, der reflektierte senkrecht dazu.

Detektor

Polarisator

no>>ne

nKittschicht ≈ ne

Polarisation durch Totalreflektion in Kristallen (Nicol, 1828): •Nicol-Prisma

Polarisation durch Pleochroismus (Seebeck, 1813): •Turmalin-Zange•Polarisationsfolie

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