Polarisiertes Licht

Erklärung: Der erste Filter lässt nur eine Schwingungsrichtung des E-Felds durch. Steht der zweite quer dazu, hat das ankommende Licht keine Komponente mehr in dessen Durchlassrichtung — gekreuzte Filter sperren vollständig.

Erklärung: Im natürlichen Licht sind die Schwingungsebenen des E-Felds regellos über alle Richtungen verteilt — keine Richtung ist ausgezeichnet, jede Filterstellung lässt gleich viel durch. Erst die relative Stellung zu einem zweiten Filter erzeugt Helligkeitsunterschiede.

Erklärung: Nur eine Querwelle (Transversalwelle) hat verschiedene mögliche Schwingungsrichtungen senkrecht zur Ausbreitung, aus denen ein Filter eine auswählen kann – dann hängt die Helligkeit von der Filterstellung ab. Eine Längswelle schwingt genau in Ausbreitungsrichtung; ein Drehen des Filters um diese Achse könnte nie etwas ändern. Deshalb beweist die Polarisierbarkeit von Licht, dass Licht transversal ist.

Erklärung: Vereinbarungsgemäß gibt die Schwingungsebene des elektrischen Feldes die Polarisationsrichtung an — beim Dipol schwingt das E-Feld parallel zum Sendedipol.

Erklärung: Analysiert man Laserlicht mit einem einzelnen Polfilter, ändert sich die Helligkeit beim Drehen deutlich — anders als bei der Glühlampe. Das Laserlicht schwingt also schon von sich aus in einer festen Ebene.

Erklärung: Beim Strecken der Folie entstehen parallele Kohlenwasserstoffketten, auf denen sich Elektronen längs bewegen können — das exakte Analogon zum Drahtgitter im Mikrowellenversuch. Längs der Ketten regt das E-Feld Schwingungen an, deren Sekundärwelle die Primärwelle auslöscht.

Erklärung: Das Blau des Erdhimmels entsteht durch Streuung des Sonnenlichts an den Luftmolekülen (Rayleigh-Streuung): Die Streuung wächst mit 1/λ⁴, kurzwelliges blaues Licht wird viel stärker gestreut als rotes und erreicht unser Auge aus allen Richtungen. Ohne Luft wird nichts gestreut – der Himmel bleibt auch am Tag schwarz, wie die Fotos der Mondlandungen zeigen. Das Blau stammt also weder vom Weltall noch vom Meer.

Erklärung: Die winzigen Teilchen in der Milch streuen wie die Luftmoleküle kurzwelliges blaues Licht viel stärker als rotes. Auf dem langen Weg wird das Blau seitlich weggestreut – das Becken schimmert von der Seite bläulich, beim Schirm kommt vor allem rotes Licht an. Genauso bei der tiefstehenden Sonne: Ihr Licht legt einen langen Weg durch die Atmosphäre zurück und erscheint rot.

Erklärung: Licht, das an der nassen Straße reflektiert wird, ist überwiegend waagerecht polarisiert. Die Brille lässt nur senkrecht schwingendes Licht durch und sperrt so die Spiegelungen. Neigt man den Kopf um 90°, steht die Durchlassrichtung waagerecht – jetzt lässt die Brille genau die Spiegelungen durch, sie werden heller. Ein Polfilter dunkelt also nicht einfach gleichmäßig ab.

Erklärung: Hintergrundlicht wird zuerst linear polarisiert; die angelegte Spannung bestimmt, wie stark der Flüssigkristall die Schwingungsebene vor dem zweiten Filter dreht — von voll durchlässig bis gesperrt. Der Modellversuch mit zwei Filtern auf dem Tageslichtprojektor zeigt genau diesen Hell-dunkel-Mechanismus.

Erklärung: Ohne das Geodreieck sperren die gekreuzten Filter vollständig. Das verspannte Material dreht die Schwingungsebene für jede Wellenlänge etwas anders, sodass je nach Ort verschiedene Farben den zweiten Filter passieren — ein Prüfverfahren der Materialtechnik (Spannungsoptik).

Erklärung: Jean-Baptiste Biot entdeckte, dass Lösungen bestimmter organischer Stoffe die Polarisationsebene drehen. Der Vergleich des Drehwinkels mit bekannten Konzentrationen liefert Art und Menge des Zuckers — bis heute Standard in der Lebensmittelkontrolle.

Erklärung: Schall in Luft ist eine Längswelle — die Luftteilchen schwingen in Ausbreitungsrichtung, es gibt keine Querrichtung auszuwählen. Polarisation ist das Erkennungszeichen von Transversalwellen.

Erklärung: Das E-Feld regt die Elektronen längs der Stäbe zu Schwingungen an; deren Sekundärwelle löscht die Primärwelle hinter dem Gitter aus. Erst um 90° gedreht — Stäbe quer zum E-Feld — lässt das Gitter die Welle passieren. Die intuitive Vorstellung „die Welle schlüpft durch die Lücken" sagt genau das Falsche voraus.