Übungen zur Vorlesung Physik 2 für Elektrotechniker: Optik, Atome

Institut für Physik der
Kondensierten Materie
Übungen zur Vorlesung
Physik 2 für Elektrotechniker: Optik, Atome, Kerne
Aufgabenblatt 3
Aufgabe 7:
a) Ein unpolarisierter Lichtstrahl der Intensität I0 tritt durch drei um jeweils 60°
zueinander verdrehte Polarisationsfilter. Wie groß ist die Lichtintensität hinter
jedem einzelnen Filter ?
b) Laserlicht ist prinzipiell unpolarisiert. Manche Laser besitzen jedoch sog.
Brewster-Fenster, durch die das Licht polarisiert wird. Unter welchem Winkel
(= Brewster-Winkel) steht ein solches Fenster (Brechungsindex n = 1,56)
bezüglich des Entladungsrohres eines HeNe-Lasers, damit linear polarisiertes
Licht erzeugt wird ?
c) Laserlicht wird in einem doppelbrechenden Plättchen in zwei senkrecht
zueinander polarisierte Komponenten aufgespalten. Welche resultierende
Polarisation entsteht jeweils, wenn der Phasenunterschied zwischen den
beiden gleich großen Komponenten (i) 0, (ii) π/2 bzw. (iii) π beträgt ?
Aufgabe 8:
a) Unpolarisiertes Licht trifft unter einem Einfallswinkel von 63° auf eine Wasseroberfläche (ñWasser = 1,33 – i⋅5⋅10-10). Unterhalb dieser Wasseroberfläche befindet sich eine Glasplatte (ñGlas = 1,55 – i⋅10-11), an der das Licht so reflektiert
wird, dass es vollständig polarisiert wird.
b) Welchen Winkel bilden die Wasser- und die Glasoberfläche zueinander ?
c) Das Licht treffe die Glasplatte an einer Stelle, die in einer Tiefe von 50 m
unterhalb der Wasseroberfläche liegt. Wie groß ist die Intensität des Lichtes mit
der Wellenlänge λ = 500 nm bezogen auf die Anfangsintensität I0, wenn es auf
die Glasplatte trifft ?
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Technische Universität Braunschweig
Institut für Physik der Kondensierten Materie
Dieselbe Fragestellung soll nun auch unter dem Gesichtspunkt betrachtet werden,
dass Wasser ein dispersives Medium ist. Das einfallende Licht besitze nun Wellenlängen zwischen λmin = 380 nm und λmax = 780 nm mit den dazugehörigen Realteilen
des Brechungsindex des Wassers n380 nm = 1,3406 und n780 nm = 1,3298 .
c) Das Licht welcher Wellenlänge wird unter der Annahme, dass sich der
Brechungsindex mit der Wellenlänge linear ändert, zu 100% polarisiert, sofern
Sie die Geometrie unter a) zugrunde legen ?
d) In welchem Bereich liegen die Winkel (zum Einfallslot), unter denen das Licht
nach der Reflexion am Glas auf die Wasseroberfläche zuläuft ? Was passiert
mit dem Licht beim Auftreffen auf die Oberfläche ?
Aufgabe 9:
Unpolarisiertes Licht mit der Wellenlänge λ = 590 nm trifft aus dem Vakuum senkrecht
auf die Oberfläche eines doppelbrechenden Kalkspatkristalls (CaCO3), in dem das
Licht in zwei senkrecht aufeinander polarisierte Teilstrahlen aufgespalten wird. Die
Brechungsindizes für die beiden senkrecht aufeinander stehenden Polarisationsrichtungen betragen n|| = 1,658 und n⊥ =1,486.
a) Wie groß ist der Anteil pro Wellenlänge (= ∆λ/λ ), den der langsamere Teilstrahl
gegenüber dem schnelleren hinterherläuft?
b) Wie dick muss der Kalkspatkristall (mindestens) sein, damit man mit ihm
zirkular polarisiertes Licht für diese Wellenlänge herstellen kann ?
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