Nimm den Filter in die Hand und betrachte die Gegenstände auf dem Glas. Was verändert sich, wenn du den Filter langsam drehst? Ein Kunststoffstreifen lässt sich auch verbiegen.
WORUM GEHT ES?
Transparente Objekte wie Tesafilm und Plastiklineale haben für sich allein genommen keine leuchtenden Farben. Doch beleuchtet man sie mit polarisiertem Licht und schaut man sie durch einen Polarisationsfilter an, erscheinen sie in bunter Farbigkeit. Untersucht man mit dem Filter verschiedene Aufbauten, so eröffnen sich herrliche Farblandschaften zum Beispiel in einem mit Wasser gefüllten Prisma. Oder man legt verschiedene Plexiglasformen übereinander, z.B. Dreiecke, Quadrate oder Fünfecke, und beobachtet deren Farbigkeit.
WESHALB IST DAS SO?
Die beiden Filterfolien dieser Station sind optische Eierschneider: Sie lassen Licht nur in einer bestimmten Ausrichtung hindurch. Eine Folie ist im Sockel über der Lichtquelle eingebaut, die andere kann der Besucher in die Hand nehmen. Verdreht man diese im rechten Winkel, können die Lichtstrahlen nur dann beide Filter passieren, wenn sie zwischendurch gedreht werden. Genau das kann man hier mit verschiedenen Gegenständen aus lichtdurchlässigem Kunststoff und nachvollziehen.
Das für den Menschen sichtbare Licht breitet sich in Form von elektromagnetischen Wellen aus. Die Schwingungen treten dabei in vielen verschiedenen Ebenen auf, die alle senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen. In diesem Fall spricht man von unpolarisiertem Licht, das transversal schwingt. Licht ist in der Regel unpolarisiert und lässt sich mit Hilfe von Polarisationsfiltern linear polarisieren. Dabei wird aus den verschiedenen Schwingungsebenen eine herausgefiltert und durchgelassen. Die restlichen werden absorbiert. An der Station Polarisation befinden sich sowohl im Sockel als auch in der oberen Scheibe Polarisationsfilter. Die untere Folie, der Polarisator, polarisiert das Licht so, dass es nur noch in einer Ebene schwingt. Mit der oberen drehbaren Scheibe, dem Analysator, kann man dann feststellen, in welcher Ebene das polarisierte Licht schwingt. Denn stehen die beiden Polarisationsfilter im gleichen Winkel zueinander, wird das polarisierte Licht aus dem Polarisator bis auf geringe Verluste komplett durchgelassen. Dreht man den Analysator dann aber um 90 Grad, wird das Licht komplett absorbiert, weil die Schwingungsebene des zuvor polarisierten Lichts senkrecht auf der Durchlassebene des Analysators steht und ihn deshalb nicht mehr passieren kann. Man sagt, die Filter stehen gekreuzt.
Die unterschiedlichen Farben auf den Kunststoffgegenständen entstehen durch die unterschiedlichen Schichtdicken und die Spannungen in den verwendeten Materialien. Diese bewirken, dass die Polarisationsebenen des Lichts verdreht werden und zwar für unterschiedliche Farben verschieden stark. Das erzeugt zusammengesetzte Farben, die nach den Farben des Regenbogens wohl die schönsten in der Natur sind.
Alltagsbezug
Polarisationen kennt man aus dem Alltag, wenn man z. B. das Spiegelbild des Himmels in einem See betrachtet. Unter einem bestimmten Betrachtungswinkel erscheint das Blau des Himmels auf der Wasseroberfläche seltsam dunkel. Auch hier wurde (diesmal durch Spiegelung) das Himmelslicht polarisiert und alle anderen Schwingungsebenen aus dem Licht herausgefiltert.
Übrigens ergibt sich mithilfe der Polarisation eine gute Methode, um Werkstücke auf ihre Festigkeit zu untersuchen. Man baut z.B. ein Kettenglied oder einen Kranhaken in durchsichtigem Kunststoff nach, setzt die Objekte zwischen den Polarisationsfiltern den Kräften aus und macht die Spannungen im Material sichtbar. Dann zeigt sich, an welchen Stellen eine zusätzliche Verstärkung erforderlich ist.