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Die Einführung des Polarisators
May 06, 2017

Ein Polarisator oder Polarisator ist ein optischer Filter , der Lichtwellen eines bestimmten Polarisationsdurchgangs löst und Lichtwellen anderer Polarisationen blockiert . Es kann einen Lichtstrahl von undefinierter oder gemischter Polarisation in einen Strahl von klar definierter Polarisation umwandeln, das ist polarisiertes Licht . Die üblichen Polarisationsarten sind lineare Polarisatoren und zirkulare Polarisatoren . Polarisatoren werden in vielen optischen Techniken und Instrumenten verwendet , und Polarisationsfilter finden Anwendungen in der Fotografie und Flüssigkristall-Display- Technologie. Polarisatoren können auch für andere Arten von elektromagnetischen Wellen neben Licht, wie Radiowellen , Mikrowellen und Röntgenstrahlen gemacht werden .

Lineare Polarisatoren können in zwei allgemeine Kategorien unterteilt werden: Absorptionspolarisatoren, bei denen die unerwünschten Polarisationszustände von der Vorrichtung absorbiert werden, und Strahlteilungspolarisatoren, wobei der unpolarisierte Strahl in zwei Strahlen mit entgegengesetzten Polarisationszuständen aufgeteilt wird. Polarisatoren, die dieselben Polarisationsachsen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln beibehalten, werden oft als kartesische Polarisatoren bezeichnet, da die Polarisationsvektoren mit einfachen kartesischen Koordinaten (z. B. horizontal und vertikal) unabhängig von der Orientierung der Polarisatoroberfläche beschrieben werden können. Wenn die beiden Polarisationszustände relativ zur Richtung einer Oberfläche sind (üblicherweise mit Fresnel-Reflexion gefunden), werden sie gewöhnlich als s und p bezeichnet. Diese Unterscheidung zwischen kartesischen und sp-Polarisation kann in vielen Fällen vernachlässigbar sein, aber es wird erheblich für die Erzielung eines hohen Kontrastes und mit weiten Winkelausbreitungen des einfallenden Lichts.

Bestimmte Kristalle zeigen aufgrund der durch Kristalloptiken beschriebenen Effekte einen Dichroismus , eine bevorzugte Absorption von Licht, das in bestimmten Richtungen polarisiert ist. Sie können daher als lineare Polarisatoren eingesetzt werden. Der bekannteste Kristall dieser Art ist Turmalin . Dieser Kristall wird jedoch selten als Polarisator verwendet, da der dichroitische Effekt stark wellenlängenabhängig ist und der Kristall farbig erscheint. Herapathit ist auch dichroitisch und ist nicht stark gefärbt, ist aber in großen Kristallen schwer zu wachsen.

Ein Polaroid- Polarisationsfilter arbeitet ähnlich in einer atomaren Skala an den Drahtgitterpolarisator. Es wurde ursprünglich aus mikroskopischen Herapathitkristallen hergestellt. Seine aktuelle H-Blatt-Form besteht aus Polyvinylalkohol (PVA) Kunststoff mit einer Jod- Dotierung. Das Strecken des Blattes während der Herstellung bewirkt, dass sich die PVA-Ketten in einer bestimmten Richtung ausrichten. Valenz-Elektronen aus dem Jod-Dotierstoff können sich linear entlang der Polymerketten bewegen, aber nicht quer zu ihnen. So wird das parallel zu den Ketten polarisierte Licht durch das Blatt absorbiert; Licht, das senkrecht zu den Ketten polarisiert ist, wird übertragen. Die Haltbarkeit und praktische Anwendbarkeit von Polaroid macht es zum gebräuchlichsten Polarisator im Einsatz, zum Beispiel für Sonnenbrillen , Fotofilter und Flüssigkristall-Displays . Es ist auch viel billiger als andere Arten von Polarisator.

Ein moderner Typ des Absorptionspolarisators besteht aus langgestreckten Silbernanopartikeln, die in dünne (≤0,5 mm) Glasplatten eingebettet sind. Diese Polarisatoren sind haltbarer und können das Licht viel besser polarisieren als der Kunststoff-Polaroidfilm, wodurch Polarisationsverhältnisse bis zu 100.000: 1 und die Absorption von korrekt polarisiertem Licht bis zu 1,5% erreicht werden. Solche Glaspolarisatoren passen am besten für kurzwelliges Infrarotlicht und sind weit verbreitet in der Lichtwellenleiter-Kommunikation verwendet .

Strahlteilungspolarisatoren teilen den einfallenden Strahl in zwei Strahlen unterschiedlicher linearer Polarisation auf. Für einen idealen polarisierenden Strahlteiler würden diese vollständig polarisiert, mit orthogonalen Polarisationen. Für viele gängige Strahlteilungspolarisatoren ist jedoch nur einer der beiden Ausgangsstrahlen vollständig polarisiert. Die andere enthält eine Mischung aus Polarisationszuständen.

Im Gegensatz zu absorptionsfähigen Polarisatoren müssen Strahlteilungspolarisatoren die Energie des abgelehnten Polarisationszustands nicht absorbieren und zerstreuen, so dass sie für die Verwendung mit Strahlen hoher Intensität wie Laserlicht besser geeignet sind . True polarisierende Strahlteiler sind auch dort nützlich, wo die beiden Polarisationskomponenten gleichzeitig analysiert oder verwendet werden sollen.