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)


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


Interferenzfarben

1. Ordnung0-550 nm

2. Ordnung550-1100 nm




Interferenzfarbtafel nach Michel-Levy


Polarisation durch Reflektion (Brewster-Winkel)

90°

Inte

nsitä

t

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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