Frage 87, Physik, Polarisation 1

Das Licht beschreiben wir mit einem Korpuskelmodell (Photon) und einem Wellenmodell. Der scheinbare Widerspruch ist eines der Dinge aus der modernen Physik, die sich nicht mehr eng an unser Vorstellungsvermögen halten. Wir beschreiben sie in unserer Not mit zwei Modellen, weil nicht alle Beobachtungen in ein einziges passen (Dualismus).

Im Wellenmodell sehen wir einen Wellenzug, also eine Sinuskurve, die mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum fliegt. Im Gegensatz zum Schall, der als Druckwelle reist, schwingt diese Welle transversal, also senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Und diese Schwingung kann senkrecht, waagerecht oder beliebig schräg liegen.

Licht aus einer Lampe besteht aus Tausenden von kleinen Wellenzügen, jeweils von einem der glühenden Atome abgeschickt. Und jedes schwingt, wie es will. Der ganze Lichtstrahl besteht also aus Wellenzügen, in denen alle Schwingungsrichtungen vertreten sind. Das nennen wir depolarisiert.

Besondere Lichtquellen schicken uns Lichtstrahlen, bei denen alle Wellenzüge in die gleiche Richtung schwingen. Dieses nennen wir dann polarisiert. Dazu gehören bestimmte Laser. Am einfachsten kann man polarisiertes Licht jedoch mit normalem Licht und einem Filter bekommen, der wie ein Gitter nur eine Sorte hindurch lässt. Es gibt aber auch „Lichtspalter“. Das sind Kristalle, die normales, depolarisiertes Licht in zwei Strahlen aufspalten (Doppelbrechung), die jeweils senkrecht zueinander schwingen. Die Wikinger nutzten so etwas in ihrem Sonnenstein - allerdings ohne die Hintergründe zu verstehen.

Wenn z. B. ein Lichtstrahl sich auf dem Wasser spiegelt, ist der Reflex waagerecht polarisiert, weil das Wasser nur diese Strahlen reflektiert. Wer an seinem Fotoapparat noch einen Polfilter hat oder eine der alten Polaroid-Brillen, der kann feststellen, dass in einer bestimmten Filterstellung die Wasser-Reflexe gut sichtbar sind, in einer anderen man quasi ins Wasser hineinschauen kann. Die angehängten Beispiele zeigen es genauso mit einer Autoscheibe.

In diesen Zusammenhang gehört auch Quizfrage 51.