Das Physikalische Praktikum

20.4.2 Versuchsaufbau
20.5 Fragen 177
Das Polarimeter, in Bild 20.4 dargestellt, besteht aus zwei hintereinander angeordneten Polarisationsfiltern,
dem Polarisator (Filter 1), einem Nicol-Prisma bzw. einem dichroitischen Filter
und dem Analysator (Filter 2), einem Nicolschen Prisma auf einem drehbaren Teilkreis mit Winkelskala.
Die Lichtquelle ist eine Quecksilberdampflampe, aus welcher mit einem Grünfilter die
so genannte »e«-Linie (λ = 546,07 nm) selektiert wird (warum geschieht dies?). Zwischen Polarisator
und Analysator trifft das Lichtbündel auf das Untersuchungsmedium, in diesem Fall ein
Glasprisma. Zwei Linsen, vor dem Polarisator bzw. hinter dem Analysator, fokussieren das Lichtbündel
auf die Filterenden, bevor es mit einem Okular betrachtet wird. Die optischen Achsen von
Polarisator und Analysator können gegeneinander verdreht werden, womit der Einfallswinkel des
Lichtbündels auf das Prisma verändert werden kann. Die dazugehörige Winkelskala bestimmt
den so genannten Drehwinkel φ und den Glanzwinkel θ. Der Einfalls- und Reflexionswinkel
berechnet sich wie folgt α = 90 ◦ − θ = 90 ◦ − 1
2 φ.
Hg L1 B F P G A L2 Ok
20.5 Fragen
Bild 20.4: Polarimeter mit Bestandteilen:
Hg: Quecksilberdampflampe,
B:Blende, L:Linsen, F: Grünfilter,
P:Polarisationsfilter, A:Analysationsfilter,
G:Glasprisma, Ok:Messokular. Der Einfallswinkel
α sowie der Glanzwinkel θ
und der Drehwinkel φ sind gekennzeichnet.
1. Erklären Sie bitte anhand der Maxwellschen Gleichungen, dass elektromagnetische Wellen
Transversalwellen sind.
2. Erklären sie die Begriffe lineare, elliptische und zirkulare Polarisation.
3. Wie lässt sich das Snelliussche Brechungsgesetz geometrisch herleiten?
4. Welche Eigenschaften müssen optisch anisotrope Kristalle besitzen?
5. Wie sind ordentlicher und außerordentlicher Lichtstrahl definiert und woher kommen diese
Bezeichnungen?
6. Wie groß sind die Brechungsindizes für ordentliches und außerordentliches Licht in Kalkspat?
7. Zeichnen Sie den Strahlengang durch ein Nicolsches Prisma. Erklären Sie, warum welcher
Strahl hindurch tritt, welcher verschoben wird? Warum wird Kanadabalsam verwendet, bzw.
welche Eigenschaften muss der Kitt zwischen den Prismenteilen haben?
8. Was passiert bei n2 > n1(α > β) mit den Vorzeichen von Ee und Eg? Was bedeutet das
physikalisch?
9. Erläutern Sie anhand der Fresnelschen Formeln die Phänomene im Brewster-Winkel (tan α =
n) und die Totalreflexion. Tragen Sie hierzu das Reflexionsverhältnis und die Durchläs-