Polarisation und optische Aktivität

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1 Polarisation und optische Aktivität 1 Entstehung polarisiertes Licht Streuung und Brechung einer Lichtwelle Reflexion einer Lichtwelle Emission durch eine polarisierte Quelle z.b. einen schwingenden Dipol Absorption durch einen Polarisationsfilter 2 1

2 Polarisiertes Licht Ist Licht eine transversale oder eine longitudinale Welle??? Mit Hilfe von Polarisation kann man transversale Wellen nachweisen Polarisierte sichtbare ung erhält man, wenn man ung durch Medien passieren lässt, die selektiv in einer Ebene schwingende ung absorbieren, reflektieren oder brechen. 3 Die Polarisationsebene Welle Polarisationsebene 4 2

3 Die Polarisationsebene Welle Polarisationsebene Polarisationsebene 5 Unpolarisierte ung 6 3

4 Polarisator 7 Analysator Polarisator 8 4

5 Erzeugung linear polarisierten Lichts Dichroismus: einfachste Methode Polarisationsfilter Doppelbrechung: Nicol sches Prisma (Kalkspat-Kristalle) Reflexion: Brewsterwinkel (gebrochener & reflektierter bilden einen rechten Winkel) 9 Polarisationsfilter Erzeugung von linear polarisiertem Licht (Polarisator / Analysator) Licht parallel zu Polarisationsebene wird transmittiert Licht senkrecht zu Polarisationsebene wird absorbiert z.b. Polaroidfilter im sichtbaren Bereich weitgehend wellenlängenunabhängig besteht aus bearbeiteten Kunststofffolien 10 5

6 Nicolsches Prisma als Polarisator bzw. Analysator aus geschliffenen Kalkspat-Rhomboedern entlang einer Diagonalen zersägt und mit Kitt wieder zusammengefügt mit n < n o n... Brechzahl des Kitts, n o... Brechzahl von Kalkspat 11 Wie kann man nun Polarisation nachweisen Man nimmt 2 Polarisationsfilter gekreuzt; der eine heißt Polarisator der andere Analysator 12 6

7 Linear polarisierte ung 13 Zirkular polarisierte ung 14 7

8 Polarisation durch Streuung Das in Richtung abgestrahlte Licht schwingt nur in der Ebene Lichtquelle für natürliches Licht Die suspendierten Teilchen werden zu Schwingungen in der Ebene angeregt 15 Polarisation durch Reflexion am Dielektrikum Einfallender Reflektierter α B α B α B Ins Medium gebrochener 16 8

9 Polarisation durch Reflexion am Wasser Einfallender Reflektierter Ins Medium gebrochener 17 Anisotrope Medien: Doppelbrechung im Kristall Kalkspatkristall mit rhomboedrischer Form: Optische Achse (3-zählige Symmetrie) drei senkrecht dazu liegende 2-zählige Achsen (eine ist als waagrechte Linie eingezeichnet) 18 9

10 Die optische Achse Achse höchster Symmetrie t Licht in dieser Richtung ein, dann ist die Lichtgeschwindigkeit für alle Polarisationsrichtungen konstant 19 Einfall außerhalb der optischen Achse: Doppelbrechung Außerordentlicher Ordentlicher Trotz Einfalls senkrecht zur Oberfläche, aber schräg zur optischen Achse, wird der a.o. gebrochen. Im Kalkspat gilt c ao =1,116c

11 Kalkspat 21 Optische Aktivität Drehung der Polarisationsebene 22 11

12 Optische Aktivität: Linksdrehende Lösung Polarisator d Drehwinkel Lichtquelle für natürliches Licht Stellung des Analysators für maximale Intensität 23 Spannungsdoppelbrechung äußerer Druck/Zug in Festkörpern Doppelbrechung durch innere Verspannung M x M Auslöschung ohne y Verspannung s Horizontal- Polarisator Werkstück (verspannt) gekreuzter Analysator Wichtige Methode zur Untersuchung der Qualität von Werkstücken Abhilfe gegen Verspannungen Windschutzscheibe, Luster, Gebissmodell 24 12

13 Anwendungen Medizin: viele Arzneistoffe sind optisch aktiv; Messung der spezifischen Drehung dient der Identifizierung, Gehaltsbestimmung und Reinheitskontrolle der spez. Drehwert ist eine charakteristische Größe im Arzneibuch Zuckergehalt im Urin TFT Monitore 25 13

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