 | Newsletter – Nr 5
Immer wieder fällt der Begriff "Polarisation", wenn es um Laserstrahlen geht. Oftmals ist aber gar nicht genau klar, was dieser Ausdruck eigentlich bedeutet.
Licht – also auch das Licht aus dem Laser – ist eine "transversale elektromagnetische Welle". Dieses Wortmonstrum will eigentlich etwas sehr Einfaches sagen. Bei Licht handelt es sich um eine Welle, die wiederum aus einer magnetischen Welle und einer elektrischen Welle aufgebaut ist. So etwas kennen wir aus dem Alltag aus ganz anderen Bereichen: Mikro- oder Radiowellen sind letztlich nichts anderes als sehr langwellige elektromagnetische Strahlung. Fehlt noch die Bedeutung von "transversal", um die Natur des Lichts zu verstehen. Transversal ist eine Welle dann, wenn sie senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung schwingt. Dies gilt in unserem Fall sowohl für die elektrische als auch für die magnetische Welle. Zur weiteren Betrachtung beschränken wir uns ab jetzt auf die elektrische Welle, da für die magnetische äquivalentes gilt.
Um zu veranschaulichen, wie die elektrische Welle schwingt, huldigen wir im Einsteinjahr dem Erfinder des Gedankenexperiments und führen ein solches durch. Wir spannen dazu ein Seil und zupfen an ihm. Die Auslenkung des Seils, die durch das Zupfen hervorgerufen wird, ist wie bei der elektrischen Welle senkrecht zur Richtung, in der das Seil gespannt ist. Die Spannrichtung des Seils entspricht dabei der Ausbreitungsrichtung der elektrischen Welle.
Jetzt kommt aber unser Problem ins Spiel: die Polarisation. Nehmen wir an wir spannen das Seil horizontal über dem Boden. Jetzt zupfen wir an dem Seil indem wir es nach oben ziehen und dann loslassen. Es entsteht eine transversale Welle, die von oben nach unten schwingt. Danach zupfen wir noch einmal an dem Seil, wobei wir es diesmal nicht nach oben ziehen sondern zur Seite (also horizontal). Auch dies gibt wieder eine transversale Schwingung, allerdings schwingt diese parallel zum Boden und damit senkrecht zur oben erzeugten Welle.
Im Prinzip können wir diese Zupferei in jede beliebige Richtung (senkrecht zur Spannrichtung des Seils) durchführen und erhalten jedes mal eine senkrecht zur Spannrichtung schwingende Welle. Dies gilt analog für unser Licht. Es gibt unendlich viele Möglichkeiten eine elektrische Welle zu erzeugen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingt.
Nun ist es aber für manche Vorgänge in der Optik wichtig zu wissen, mit welcher dieser vielen Wellen man es zu tun hat. Daher hat man den Begriff der Polarisation eingeführt. Die Polarisation legt fest in welcher Richtung man am Seil zupft bzw. in welcher Richtung die elektrische Welle schwingt.
Bleibt noch zu klären, was es mit s- und p-Polarisation auf sich hat. Dazu stellen wir uns einen Lichtstrahl vor, der an einem Spiegel reflektiert wird. Oder anders gesagt zwei gespannte Seile, die einen Haltepunkt gemeinsam haben. Diese zwei Seile beschreiben eine Ebene, die durch sie gebildet werden. Zupft man nun wieder an einem Seil, so kann man zwei grundsätzlich unterschiedliche Arten voneinander unterscheiden. Entweder man zupft "in der Ebene", die durch die beiden Seile festgelegt wird. Oder man zupft senkrecht zu derselben. Zupft man in der Ebene, so spricht man von "parallelem" Zupfen bzw. p-Polarisation. Zupft man senkrecht zur Ebene, so spricht man von "senkrechtem" Zupfen bzw. s-Polarisation.
Die Unterscheidung der Polarisation wird in der Optik immer dann wichtig, wenn Licht nicht senkrecht auf eine Oberfläche trifft. Also beispielsweise bei den oben genannten Spiegeln. Hier wird der Laserstrahl oft um 90° abgelenkt und man erhält unterschiedliche Reflexionen für die unterschiedlichen Polarisationen. Polarisation kann man gezielt nutzen. So lassen sich beispielsweise Rückreflexe vom Werkstück unterdrücken oder von der Schnittrichtung unabhängige Schneideigenschaften erzeugen. Fragen Sie uns, wie Ihnen die Polarisation bei der Lösung Ihrer Probleme helfen kann. |
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| Martin Benzing (Tel.: +49-6151-8806-23, E-mail: mbenzing@ii-vi.de). |
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