Polarisationsfilter und polarisiertes Licht - einfach und anschaulich

Описание: In diesem Video geht es um die Funktionsweise eines Polarisationsfilters und um linear polarisiertes Licht.
Licht ist eine elektromagnetische Welle und besteht aus einem elektrischen und einem magnetischen Feld.
Aus Gründen der Anschaulichkeit ist in diesem Video nur das elektrische Feld dargestellt.
Betrachten wir nun Licht, zum Beispiel von der Sonne oder einer Glühlampe.
Dieses Licht ist zunächst unpolarisiert.
Das bedeutet: Die elektrischen Felder der Lichtwellen schwingen in zufälligen Raumrichtungen.
Man kann sagen, dass in jedem Moment alle möglichen Schwingungsrichtungen vertreten sind.
Zur Vereinfachung betrachten wir nur zwei Richtungen – eine horizontale und eine vertikale.
Was passiert, wenn dieses unpolarisierte Licht auf einen Polarisationsfilter trifft?
Ein Polarisationsfilter besteht aus langgestreckten Polymermolekülen, in denen sich Elektronen leicht entlang der Molekülketten bewegen können.
Man kann sich diese Molekülketten wie winzige, leitfähige Stäbchen vorstellen.
Die blauen Kugeln in der Darstellung symbolisieren die Elektronen in diesen Molekülketten.
Betrachten wir zunächst, was geschieht, wenn das elektrische Feld des Lichts parallel zu den Molekülketten schwingt.
Das elektrische Feld bringt die frei beweglichen Elektronen in den Ketten zum Schwingen.
Dadurch erzeugen die schwingenden Elektronen ein neues elektrisches Feld – hier blau dargestellt.
Dieses neue Feld ist dem Feld des einfallenden Lichts entgegengerichtet.
Beide Felder überlagern sich und interferieren destruktiv.
Da sie die gleiche Frequenz und Amplitude besitzen, löschen sie sich gegenseitig aus.
Was passiert, wenn das elektrische Feld senkrecht zu den Molekülketten schwingt?
In diesem Fall können die Elektronen nicht entlang der Molekülketten schwingen.
Es entsteht also kein Gegenfeld, und das Licht kann den Polarisationsfilter ungehindert durchdringen.
Hinter dem Filter bleibt nur das Licht bestehen, dessen elektrisches Feld in einer bestimmten Richtung schwingt – man spricht nun von linear polarisiertem Licht.
Trifft dieses linear polarisierte Licht auf einen zweiten Polarisationsfilter, der um 90 Grad gedreht ist, passiert Folgendes:
Das elektrische Feld des ankommenden Lichts liegt nun parallel zu den Molekülketten des zweiten Filters.
Die Elektronen werden wieder zum Schwingen angeregt, wodurch ein neues, entgegengesetztes elektrisches Feld entsteht.
Die beiden Felder löschen sich hinter dem zweiten Filter gegenseitig aus.
Deshalb sieht man kein Licht mehr, wenn man durch zwei Polarisationsfilter blickt, die senkrecht zueinander stehen.