Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Analysegeräte
2 2 2
I = Q + U + V
[1.25]
Das Licht ist teilweise polarisiert
2 2 2 *
I > Q + U + V = I
[1.26]
Das Licht ist unpolarisiert
Q=U=V=0 [1.27]
I
Aus dem Verhältnis
I
*
[1.28] läßt sich der Grad der Polarisation bestimmen, d.h. wie groß der
Anteil der polarisierten Strahlungsintensität I pol an der Intensität der Gesamtstrahlung I ist.
Die Polarisationsrichtung erhält man über folgende Beziehung aus den Stokes`schen Parametern:
tan2 U
γ = [1.29]
Q
Der Polarisationswinkel wird dabei (analog dem Positionswinkel bei Doppelsternen) von Nord aus
über Ost laufend gezählt.
Die Aufgabe der Polarimetrie ist es, den Polarisationsgrad und den Winkel γ für jeden Punkt der
interessierenden Himmelsfläche (z.B. für einen Reflexionsnebel) zu bestimmen und in Karten
festzuhalten.
Polarisiertes Licht enthält u.a. wertvolle Informationen über Magnetfelder (die geladene Staubteilchen
ausrichten oder die Teilchen zur Emission von Synchrotronstrahlung veranlassen) und über die Natur
lichtstreuender Teilchen (wie z.B. in Reflektionsnebeln oder zirkumstellaren Staubhüllen). Im
Wesentlichen führen folgende Prozesse zur Entstehung polarisierten Lichts:
Synchrotronstrahlung: Elektronen, die sich in einem Magnetfeld spiralförmig entlang der
Magnetfeldlinien bewegen, emittieren bevorzugt in das Innere eines Konus, dessen Achse mit der
momentanen Bewegungsrichtung des Elektrons zusammenfällt. Diese Strahlung ist stark polarisiert
wobei die Polarisationsrichtung senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes ist.
Streuung an Staubteilchen: Licht, welches an kleinen Staubteilchen gestreut wird (Mie- und
Rayleigh-Streuung), wird polarisiert und zwar bevorzugt in die Richtung, die senkrecht auf der Ebene
steht, die durch die Richtung der einfallenden Strahlung und der Streustrahlung aufgespannt wird.
Dichroitische Absorption: optisch anisotrope Staubteilchen (z.B. solche mit einer länglichen Form)
absorbieren Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtung unterschiedlich stark. Das führt dazu, daß
unpolarisiertes Licht beim Durchgang durch Staubwolken, in denen die Staubteilchen mit ihrer langen
Achse senkrecht zum Magnetfeld ausgerichtet sind, teilweise polarisiert wird.
Messungen der linearen Polarisation beruhen in der Astronomie auf Intensitätsmessungen unter
Verwendung eines Analysators, dessen Durchlaßrichtung in 45°-Schritten gegenüber der
Referenzrichtung gedreht wird. Polarisationsfilter werden bei professionellen Polarimetern nur noch
43