Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

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Teleskope, Detektoren, Meßgeräte
selten verwendet, da ihr Absorptionsvermögen zu groß ist. Man verwendet vielmehr spezielle Prismen
aus einem doppelbrechenden Mineral wie z.B. Kalkspat. Bekanntlich wird in einem derartigen Kristall
einfallendes Licht in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl gebrochen, die den
Feldspat versetzt als parallele Strahlenbündel wieder verlassen. Diese Strahlenbündel haben die
bemerkenswerte Eigenschaft, daß sie senkrecht zueinander vollständig polarisiert sind. In einem
Nicolprisma sind zwei derartige Kalkspatprismen so zusammengesetzt, daß ein Strahl durch
Totalreflektion eliminiert wird. Solch ein Prisma eignet sich sehr gut als Analysator. Als Empfänger
hat man früher die Fotoplatte verwendet. Heute benutzt man dafür selbstverständlich CCD-Arrays.
Ein optisches Polarimeter besteht (ohne spezielle konstruktive Feinheiten zu betrachten) aus einem
entweder drehbar gelagerten oder fest montierten Nicol-Prisma (bei einem fest montierten Analysator
erreicht man die Drehung der Durchlaßrichtung durch ein vorgeschaltetes λ / 2-Plättchen
aus Glimmer
oder Gips) und einer CCD-Kamera. Mit dieser Anordnung werden insgesamt 4 Aufnahmen der
interessierenden Himmelsgegend angefertigt, wobei die Durchlaßrichtung um jeweils 45° gedreht wird.
Die Auswertung dieser Aufnahmen, deren Ziel es ist, eine möglichst genaue Polarisationskarte des
Himmelsausschnitts zu erstellen, ist sehr aufwendig und kann nur mit leistungsfähiger Rechentechnik
und speziellen Bildbearbeitungsmethoden gemeistert werden. Neben den üblichen
Bearbeitungsschritten wie Flatfield- und Dunkelfeldkorrektur kommen noch spezielle
Reduktionsschritte. Sie dienen dazu die Effekte zu minimieren, die sich aus dem Fakt ergeben, daß die
einzelnen Aufnahmen niemals unter völlig identischen Bedingungen aufgenommen werden können.
Aus (1.24), (1.28) und (1.29) berechnet man schließlich für jedes Bildelement (meist eine
Zusammenfassung von mehreren Bildpunkten) den Polarisationsgrad und den Polarisationswinkel.
Diese Arbeit wird von speziellen Bildverarbeitungsprogrammen übernommen. Als Ergebnis erhält man
eine Polarisationskarte.
Polarisationsmessungen können prinzipiell natürlich in allen Wellenlängenbereichen durchgeführt
werden. Besonders in der Radioastronomie gehört die Polarimetrie zu einer Standardmethode. Die
Messung erfolgt z.B. mittels einer Dipolantenne, die man ähnlich wie ein Polarisationsfilter ausrichtet.
Polarimetrische Messungen im optischen Spektralbereich erfordern eine sehr genaue Kalibrierung der
Meßapparatur. Es ist nicht einfach, die wenigen Prozent polarisierten Lichtes vom Himmelshintergrund
(das wenn auch geringe Streulicht der Atmosphäre ist auch polarisiert) zu trennen. Außerdem darf die
instrumentelle Polarisation nicht unbeachtet bleiben. Jede Reflektion an einer spiegelnden Oberfläche,
die nicht rotationssymmetrisch zu einer Achse ist, macht den Einsatz eines Polarimeters unmöglich.
Deshalb ist ihr Einsatz bei Spiegelteleskopen auf den Primärfokus oder den Cassegrain-Fokus
beschränkt.