Interferenz Doppelbrechung
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Physik MES/MLS Übungsserie 23 Interferenz Aufgabe 1 Eine ebene Seifenwassermembran erscheint bei Beobachtung im reflektierten Licht von klar grüner Färbung. Das Auge betrachtet die Membran unter einem (gegen die Normale gemessenen) Winkel von α = 35o . Berechnen Sie die Dicke der Membran und in welcher Farbe sie erscheinen muss, wenn das Auge senkrecht auf die Membran blickt (α = 0o ). Die Seifenwassermembran hat eine Brechzahl n = 1, 33 und die Wellenlänge des grünen Lichtes ist λ = 500 nm. Doppelbrechung Aufgabe 2 Es wird ein Prisma aus doppelbrechendem Material betrachtet. Der Brechungsindex np für parallel zur optischen Achse eintreffendes Licht ist kleiner als der Brechungsindex ns für senkrecht eintreffendes Licht. Durch eine Seitenfläche wird unpolarisiertes Licht senkrecht zur optischen Achse eingestrahlt (siehe Abb. 1). Das Prisma soll als Polarisationsstrahlteiler fungieren, indem eine Polarisationsrichtung totalreflektiert und die andere transmittiert wird. a) In welchem Bereich muss der Prismenwinkel γ liegen, damit die Strahlteilung funktioniert? (np = 1, 3621 , ns = 1, 4124 ) b) In welcher Richtung sind der reflektierte und der transmittierte Strahl dabei polarisiert? optische Achse a g Aufgabe 3 In einem Kristall ist der Brechungsindex für eine bestimmte Fortpflanzungsrichtung des Lichtes abhängig von der Lage der Polarisationsebene. Für Kaliumphosphat ist für einfallendes Na-Licht (λN a = 589 nm), das horizontal schwingt, n = 1, 5095 und für vertikal schwingendes Licht n = 1, 4684 .(siehe Abb.2) 1 Physik MES/MLS Übungsserie 23 Wie dick muss solch ein Plättchen sein, so dass linear polarisiertes Licht, dessen Polarisationsebene vertikal ist (siehe Abbildung), nach dem Plättchen zirkular polarisiert ist? Gibt es noch andere Dicken, bei denen dies möglich ist? E d Aufgabe 4 In unserem Labor ist folgende Anordnung auf dem optischen Tisch aufgebaut: • Laser (linear polarisiert, Polarisationsebene senkrecht zur Tischebene) • λ/2-Plättchen • λ/4-Plättchen a) Wie sind die Plättchen mit ihren optischen Achsen zueinander zu justieren, so dass horizontal-linear, zirkular und elliptisch polarisiertes Licht entsteht? Die große Halbachse des elliptisch polarisierten Lichtes soll horizontal orientiert sein und zur kleinen Halbachse (vertikal) ein Verhältnis von 2:1 haben. b) Skizzieren Sie die Vektordiagramme (E-Vektor) der verschiedenen Polarisationen nach den Plättchen. c) Wie kann man die eingestellte Polarisation mithilfe eines Analysators und eines λ/2Plättchens überprüfen? Aufgabe 5 Das spezielle Drehvermögen für Saccharose, die im Wasser bei 20o C (λ = 589, 3 nm gelöst ist, beträgt +66, 45o pro 10 cm Wegstrecke, wenn die Lösung 1 g pflanzlichen Zucker pro 1 cm3 Lösung enthält. In eine 1 m lange Röhre, die 1000 cm3 der Zuckerlösung mit 10 g Saccharose enthält, tritt linear polarisiertes Licht mit genannter Wellenlänge ein. Unter welchem Winkel zur einfallenden Polarisationsrichtung tritt das Licht aus der Röhre heraus? Beschreiben Sie eine einfache Apparatur, mit der dieser Drehwinkel gemessen werden kann? 2
