Physik - Kaleidoskop

Polarisation 357
Wahrnehmung von polarisiertem Licht
Viele Insekten können linear polarisiertes Licht nach seiner Polarisationsrichtung unterscheiden und nutzen diesen
Effekt, um sich zu orientieren. Für die Honigbiene wurde dies durch Karl von Frisch erforscht. Auch
Fangschreckenkrebse sind dazu in der Lage [2] sowie Menschen, allerdings mit sehr geringem Kontrast, siehe
Haidinger-Büschel.
Mathematische Beschreibung der Polarisation
Zusammensetzung einer linear, zirkular bzw. elliptisch polarisierten Welle (schwarz) aus linear
polarisierten Komponenten (rot und blau)
Jede beliebige Polarisation kann als Überlagerung zweier Basispolarisationen dargestellt werden. In
zirkularpolarisiertem Licht zeigen die Spins aller Photonen in dieselbe Richtung, je nach Helizität entweder in oder
gegen die Ausbreitungsrichtung. Dennoch kann auch ein einzelnes Photon linearpolarisiert werden, indem zwei
entgegengesetzt zirkularpolarisierte Zustände überlagert werden.
Ungeachtet dessen ist es aber möglich und üblich, zirkular polarisierte Wellen als Überlagerung linear polarisierter
Komponenten darzustellen. Beiden Varianten gemeinsam ist die Angabe von Amplitudenverhältnis und relativer
Phasenlage:
1. Zwei linear polarisierte Wellen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen, werden überlagert.
Abhängig von der Phasenbeziehung und dem Amplitudenverhältnis der beiden Wellen ergeben sich folgende
Ausgangspolarisationen:
• Bei verschwindender Phasendifferenz (oder einer Phasendifferenz, die einem Vielfachen von π entspricht) und
unterschiedlicher Amplitude ist die Ausgangspolarisation linear und die Richtung hängt vom
Amplitudenverhältnis ab.
• Bei einem Phasenunterschied von π/2 und gleichen Amplituden ist die Ausgangspolarisation zirkular.
• In jedem anderen Fall ist die Ausgangspolarisation elliptisch.
2. Zwei zirkular polarisierte Wellen, eine rechts- und eine linksdrehend, werden überlagert. Abhängig von der
Phasenbeziehung und dem Amplitudenverhältnis der beiden Wellen ergeben sich folgende
Ausgangspolarisationen: