Polarisation und optische Verzögerung

GLT_POLARISA_HP.DOC
02.08.00
Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich
Elektrotechnik
Praktikum
Grundlagen der Lasertechnik
Kurzanleitung
Internet:
Versuche zu POLARISATION – Teil 1
P o l a r i s a t i o n und o p t i s c h e V e r z ö g e r u n g
Aufgabenstellung :
1.1
Untersuchen Sie mittels eines drehbaren Polarisators ( hier als Analysator genutzt ) die
Abhängigkeit der Intensität linear polarisierten Lichts vom Drehwinkel nach Durchtritt durch den Polarisator.
Tragen Sie dazu die gemessenen Intensitäten auf
· in kartesischen Koordinaten und
· in einem Polardiagramm ( Polarplot )
1.2
Erklären Sie die so gefundene Abhängigkeit, die auch Gesetz von MALUS genannt
wird
Erklären Sie, warum Sie damit testen können, ob das untersuchte Licht linear
polarisiert ist.
1.3
Beschreiben Sie die Eigenschaften eines optischen Systems aus zwei zueinander
unter 90° gekreuzten Polarisatoren ; sog. Polarisator - Analysator - System .
2.1
Untersuchen Sie qualitativ die Polarisationeigenschaft von zunächst linear
polarisiertem Licht nach dem Durchtritt durch eine λ/4-Verzögerungsplatte,
( = optische Verzögerungsplatte / optical retardation plate / auch nur kurz λ/4-Platte
genannt ) wobei Sie die relative Orientierung zwischen der Polarisationsrichtung
und der Markierung an der λ/4-Platte beachten sollten.
· Erklären Sie Ihr Ergebnis und die Rolle der relativen Orientierung von
Eingangspolarisation und markierter Achse;
(nutzen Sie dabei Ihre Kenntnisse über LISSAJOUS-Figuren und die Analogie zu
dem hier untersuchten Phänomen).
· Führen Sie dazu die Winkelabhängigkeitsmessung von Aufgabe 1.1 für 3 verschiedene Stellungen der markierten Achse der λ/4-Platte relativ zur Eingangspolaristion durch ( 0° , ca. 30° und möglichst genau 45 ° )
· Tragen Sie die gemessenen Intensitäten in ein gemeinsames Polardiagramm ein.
2.2
- Überlegen und begründen Sie zunächst theoretisch und
- zeigen Sie dann experimentell, daß Sie mit Hilfe einer optischen Verzögerung von
λ/2 die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht um 90° drehen können,
d.h. aus vertikal polarisiertem Licht ( ↑ ) horizontal polarisiertes Licht ( → ) erzeugen
können.
Fragen zum Versuch :
1.
Was ist eine Welle, was ist eine Schwingung? Wie kann man sie mathematisch
beschreiben?
Geben Sie für beide Phänomene einige Beispiele an.
2.
Erklären Sie folgende Begriffe: Amplitude, Frequenz, Wellenlänge, Wellenvektor,
Phase, Phasenverschiebung.
3.
Was versteht man unter linear, zirkular und elliptisch polarisierten Wellen und wie
kann man sie mathematisch darstellen?
4.
Wie kann man linear polarisiertes Licht herstellen und nachweisen?
5.
Was versteht man unter dem Begriff Polarisationsgrad und wie ist dieser für Licht
definiert?
6.
Erklären Sie die Wirkungsweise eines λ/4 Blättchens bzw. λ/2 Blättchens.
7.
Welche Eigenheiten bieten die Darstellung von Abstrahlcharakteristiken in
kartesischer und polar Darstellung?
8.
Welche Phänomene kennen Sie, bei denen die Polarisationsebene von linear
polarisiertem Licht gedreht wird? Wie kann man die Drehung der Polarisationsebene
durch Zerlegung der liear polarisierten Wellen in zwei geeignete zirkular polarisierte
Wellen anschaulich erklären?
FB 02
2
PRAKTIKUM - Grundlagen der Lasertechnik - TEIL I
Prof. Dr. Schmiedl
LITERATUR :
HECHT, Eugen
OPTIK - Reihe SCHAUM
HECHT, Eugen
OPTIK / Addison-Wesley / Kapitel 8 Polarisation ,
BERGMANN - SCHÄFER
Bd. III OPTIK Kap. IV Polarisation und Doppelbrechung
speziell
IV.1 Allgemein
IV.4 ellipt. u. zirkular pol. Licht
IV.5 Doppelbrechung
IV.10
HERING-MARTIN-STOHRER
PHYSIK FÜR INGENIEURE
speziell
Kap. 6.4 Wellenoptik
6.4.2 komplett Polarisation des Lichts
POHL, R.W.
OPTIK und ATOMPHYSIK ( 13.ed. )
Kap. 10 Polarisiertes Licht
GUENTHER, R.
MODERN OPTICS
Chapt. 2 section Polarization
SCHILLING, H.
OPTIK und SPEKTROSKOPIE - Physik in Beispielen
Kap. 1.2.1 , 1.2.2
Kap. 3.2
speziell 3.2.5
SCHRÖDER, G.
TECHNISCHE OPTIK (4.ed.) / ÜBUNGEN ZUR TECHNISCHEN OPTIK (1.ed.)
Kap. 5.4
S.28 , S.159 A 3.7.6
weiterführende Literatur :
DRISCOLL / VAUGHAN
HANDBOOK of OPTICS
Chapt. 10 Polarization
Lasers & Applications 1/86 p.67 - 71
Concepts of Polarization Physics - The Physical Properties of Polarized Light
Are Often Misunderstood by Laser Users / M. Welch
Laser Focus World 3/94
Wave nature of light shapes its many properties - The transverse wave theory
of light explains the characteristics of polarization, interference, and diffraction
- Reihe Back to Basics p.59 - 66
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PRAKTIKUM - Grundlagen der Lasertechnik - TEIL I
Prof. Dr. Schmiedl
Theoretische Grundlagen :
HECHT, Eugen
M. Welch
OPTIK / Addison-Wesley /
Kapitel 8 Polarisation ,
Concepts of Polarization Physics
Lasers & Applications 1/86 p.67 - 71
Laser Focus World 3/94
- Reihe Back to Basics p.59 - 66
siehe Anlage
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PRAKTIKUM - Grundlagen der Lasertechnik - TEIL I
Prof. Dr. Schmiedl