Polarisation

Die Polarisation bezeichnet einen Prozess, bei dem unpolarisiertes Licht in polarisiertes Licht umgewandelt wird. Die Polarisation kann mithilfe eines Polarisators erreicht werden, der sämtliche Lichtwellen, die nicht den eingestellten Parametern entsprechen, aussortiert bzw. filtert. Polarisation von Licht findet aber auch auf natürlichem Wege statt, beispielsweise wenn unpolarisiertes Licht auf eine Wasseroberfläche trifft und als polarisiertes Licht reflektiert wird. Die natürliche Polarisation ist für verschiedene Lebewesen wie zum Beispiel Bienen oder bestimmte Fledermausarten wichtig und dient deren Orientierung. Die technische Polarisation mithilfe von Polarisatoren wird dagegen in der Mikroskopie oder in der Lasertechnik eingesetzt.

Was ist polarisiertes Licht?

Normalerweise stellen wir uns Licht als eine Art Welle vor, die sich von der Lichtquelle ausgehend ausbreitet und sobald sie auf ein Objekt trifft, von diesem reflektiert wird. Genau wie die Wellen auf dem Ozean, schwingt also auch das Licht in Wellen. Genauer gesagt, schwingen die Lichtwellen transversal. Das bedeutet, dass sie senkrecht zur Richtung, in die sie sich ausbreiten, schwingen. Stellt man sich die Ausbreitungsrichtung als eine Linie vor, die beispielsweise von einer Taschenlampe ausgeht, bewegen sich die Lichtwellen von der Taschenlampe weg und schwingen dabei ober- und unterhalb der imaginären Linie. Das Ganze lässt sich auch am Beispiel des Ozeans verdeutlichen: Hier breiten sich die Wellen in Richtung des Strands aus, wobei die Wellen sich auf und ab bewegen.

Unpolarisiertes bzw. natürliches Licht schwingt als Transversalwelle mit praktisch unendlich vielen Schwingungsrichtungen – wie genau diese ausfallen, ist dabei mehr oder weniger zufällig. Ganz anders sieht das bei polarisiertem Licht aus: Hier schwingt das Licht ausschließlich in eine bestimmte Richtung. So eine Polarisation kann auf natürlichem Wege geschehen, etwa wenn Licht auf eine reflektierende Oberfläche trifft. Sie kann aber auch künstlich mithilfe von Polarisatoren erzeugt werden.

Wie funktioniert ein Polarisationsfilter?

Polarisationsfilter oder Polarisatoren haben die Aufgabe unpoarisiertes Licht in polarisiertes Licht zu verwandeln. Hierfür sortieren sie sämtliche Lichtwellen, die nicht in der gewünschten Richtung schwingen aus. Dadurch reduziert sich normalerweise die Lichtintensität. Ein einfaches Beispiel findet sich bei Sonnenbrillen: Dank eines Polarisationsfilters, mit dem die Brillengläser beschichtet sind, wird eine bestimmte Schwingungsrichtung der Lichtwellen herausgefiltert. Bei der Sonnenbrille betrifft dies polarisiertes Licht, wie es beispielsweise entsteht, wenn es von einer Wasseroberfläche oder einer Glasscheibe reflektiert wird. Der Polarisationsfilter ist so eingestellt, dass er dieses Licht herausfiltert bzw. dieses polarisierte Licht den Filter nicht durchdringen kann. Dadurch wird man beim Tragen der Brille weniger schnell geblendet.

Im Detail arbeitet ein Polarisationsfilter folgendermaßen: Er setzt sich aus einer Reihe von Molekülen zusammen, die in einer bestimmten Ausrichtung angeordnet sind. Lichtwellen, die in einer bestimmten Richtung schwingen, können diese Molekülketten passieren, andere hingegen nicht. Typische Einsatzbereiche sind in der Fotografie, der Mikroskopie, der Messtechnik sowie in der Lasertechnologie zu finden. Polarisatoren können sich unterschiedlicher Mechanismen bedienen und in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden.