SuW-P08 Polarisation von Licht


Gesetz von Malus: Eine durch einen Polarisator linear polarisierte Lichtwelle, die durch einen zweiten Polarisator geht, wird in Richtung des zweiten Polarisators polarisiert und die Intensität verringert sich auf \(I = I_0 \cdot (cos(\alpha))^2\).

In der folgenden Simulation können Sie die Polarisation einer Lichtwelle beobachten. Die Polarisationsebene der linear polarisierten Lichtwelle steht immer senkrecht zu den Filterstäben, in denen die Elektronen frei schwingen können und so der Lichtwelle Energie entziehen.

Wenn Sie den zweiten Polarisator drehen, dann drehen Sie erneut die Schwingungsrichtung des bereits linear polarisierten Lichts und die Amplitude verringert sich auf \(A = A_0 \cdot cos(\alpha)\).

Simulation in einem neuen Fenster starten: Polarisation einer Lichtwelle

Anmerkung: In der Simulation können Sie die Wellenlänge und damit die Farbe des Lichts ändern. Es ist klar, dass die Modellwelle die Wellenlänge nicht realistisch darstellt!


Experiment 01: Bestätigung des Gesetzes von Malus

Bauen Sie das Experiment wie folgt auf:

  • Platzieren Sie eine LED auf der optische Bank
  • Setzen Sie an das andere Ende der optischen Bank den Lichtsensor mit Tubus
  • Zwischen LED und Lichtsensor setzen Sie die beiden Polarisationsfilter

    E01.01: Stellen Sie eine geeignete Empfindlichkeit des Lichtsensors ein und messen Sie die Verringerung der Lichtintensität für Winkel von 0 bis 90° zwischen dem Polarisator und Analysator für die unterschieldlichen LEDs. Notieren Sie qualitativ vergleichend die Wirkung der Polarisatoren auf die unterschiedlichen Lichtquellen.

    E01.02: Messen Sie für die ultraviolette LED die Lichtintensität für hinreichend viele Winkel von 0 bis 90° zwischen Polarisator und Analysator. Berechnen Sie die erwartete Veränderung der Intensität mit dem Gesetz von Malus \(I = I_0 \cdot (cos(\alpha))^2\) und vergleichen Sie die gemessenen und berechnenten Werte.


Experiment 02: Polarisation mit Flüssigkristallen

Bauen Sie das Experiment wie folgt auf:

  • Setzen Sie im Aufbau von Experiment 1 zwischen Polarisator und Analysator die Holzblöcke und das transparente Gefäß geeignet ein, so dass das Licht des transparente Gefäß in Längsrichtung durchquert.
  • Legen Sie 5 Würfelzucker in das Gefäß und füllen Sie es mit Wasser bis zur oberen Markierung. Lösen Sie den Zucker vollständig auf (zerkleinern Sie unterstützend die Zuckerwürfel mit einem Löffel).
  • Schließen Sie das Gefäß und trocknen Sie es mit einem Papiertuch.
  • Setzen Sie das geschlossene abgetrocknete Gefäß in die Anordnung ein.

E02.01: Bestimmen Sie den Winkel, um den die Flüssigkristall-Lösung das linear polarisierte Licht dreht. Gehen Sie dazu wie folgt vor:

  • Suchen Sie ohne Flüssigkristallgefäß das Intensitätsminimum bei um ca. 90° zueinander gedrehten Polarisationsfiltern. Bestimmen Sie den Winkel zwischen Polarisator und Analysator.
  • Setzen Sie das Flüssigkristall-Gefäß ein und suchen Sie durch Drehen des Analysators wieder das Intensitätsminimum.
  • Bestimmen Sie die Änderung des Winkels zwischen Polarisator und Analystor.

E02.02: Erhöhen Sie die Zuckerkonzentration in der Lösung, indem Sie weitere mindestens 2 Zuckerwürfel hinzufügen und auflösen. Ermitteln Sie die Auswirkung der höheren Konzentration auf den Winkel, um den das linear polarisierte Licht von der Zuckerlösung gedreht wird. Stellen Sie eine geeignete Hypothese auf, warum und wie sich der Drehwinkel ändert, wenn die Zuckerkonzentration verändert wird.


Erstellen Sie mit einem Textverarbeitungsprogramm Ihrer Wahl das Praktikumsprotokoll. Benennen Sie die Datei in der Form: kursnummer-suw-p08-nachname1-nachname2-...-protokoll.odt/docx/.... Lassen Sie das Dokument in der vereinbarten Weise ihrer Lehrkraft zukommen. Falls Sie das Protokoll per Hand schreiben wollen, fügen Sie das eingescannte/fotografierte Protokoll in die Datei ein (5 CP).