Polarisiertes Licht Mosaik

Beschreibung des Experiments – wie mit polarisiertem Licht bunte Glasfenster erzeugt werden:

Mit Hilfe von polarisierendem? Material und transparentem Klebestreifen kann man sch?ne farbige Muster erzeugen und projizieren, die an abstrakte oder geometrische bunte Glasfenster erinnern. Wenn man den Polarisierer beim Betrachten des geometrischen Musters dreht, kann man beobachten, wie sich die Farben ?ndern. Mit etwas Kreativit?t kann man auch farbenpr?chtige Darstellungen von Objekten oder Szenerien erzeugen.

Ben?tigtes Material:
  • 2 B?gen polarisierenden Materials – gr??ere polarisierende Folien sind im Handel f?r optische Materialien verf?gbar (z.B. bei screenlab). Man kann auch die beiden Linsen einer polarisierenden Sonnenbrille nehmen, wobei dann nur kleine Muster erzeugt werden k?nnen
  • Transparente Klebestreifen mit transparenter glatter Oberfl?che, die vorher getestet werden m?ssen, ob sie das Licht ohne F?rbung durchlassen
  • Ein St?ck Glas oder Plexiglas (gute Qualit?t)
  • Overheadprojektor

Bauanleitung (Bau in ca. 15 min.)

Vor dem Kauf von Klebeband sollte ein Probestreifen zwischen zwei polarisierende Folien gelegt werden. Das Klebeband kann einfach auf eine der Folien geklebt werden. Dann verdrehe man die eine Folie gegen die andere. Wenn dann das Klebeband von dunkel ins hell wechselt oder umgekehrt, kann es f?r das Experiment verwendet werden. Wenn aber das Klebeband beim Verdrehen der beiden Folien gleich dunkel bleibt, kann es nicht f?r das Experiment nicht verwendet werden.

Wir machen unsere Muster auf einer Glas- oder Plexiglasscheibe, da diese Materialien keine Farbe zu dem Muster hinzuf?gen. Die meisten Plastik- Materialien k?nnen nicht verwendet werden, da sie bei dieser Anordnung Farbe erzeugen. Wir haben herausgefunden, da? die durchsichtigen Deckel von Schachteln mit Gru?karten gut verwendet werden k?nnen. Es k?nnen auch Einmach-, Frischhalte-, Blumen- oder Overheadfolien verwendet werden.

Ablauf des Experiments

Klebe Streifen von Klebeband kreuz und quer oder wild durcheinander auf die Glas- oder Plexiglasscheibe. Stelle sicher, da? es mehrere Bereiche gibt, wo zwei oder mehr Streifen ?berlappen und sich ?berschneiden. Lege die beklebte Glasscheibe zwischen die zwei Polarisationsfolien und lege nun dieses ?Paket? auf den Overheadprojektor. Verdrehe die obere Polarisationsfolie und beobachte die Farbver?nderungen.

Du kannst auch mehrere Lagen von kreuzenden Klebestreifen aufbringen, um Bilder zu erzeugen. Das Klebeband kann auch in verschiedene Formen geschnitten werden, um bestimmte Bilder herzustellen. Man kann auch Buchstaben und Worte bilden.

Was geht nun physikalisch vor sich?

Die unterschiedlichen Farben, die Du siehst, r?hren von den unterschiedlichen Geschwindigkeiten von polarisiertem Licht her, wenn es durch das transparente Klebeband l?uft. Im Klebeband sind die langen Polymer-Molek?le parallel zur L?nge des Bandes aufgereiht. Licht, das parallel zur Aufreihung der Molek?le durch das Band l?uft, ist langsamer als Licht, das senkrecht zum Streifen polarisiert ist.

Jedes Material hat einen Brechungsindex, d. i. das Verh?ltnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Geschwindigkeit in dem Material. Das Licht l?uft durch das Klebeband, das Du verwendet hast, mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, je nach der Richtung des Lichteinfalls. Wenn polarisiertes Licht in das Band eintritt, wird die Richtung der Polarisation wahrscheinlich nicht mit der L?ngsrichtung des Bandes genau ?bereinstimmen. Wenn das Licht in der Richtung polarisiert ist, die nicht mit dem Band ?bereinstimmt, dann wird die Richtung der Polarisation in zwei zueinander senkrechte Komponenten zerlegt, wovon eine Komponente parallel zur Richtung des Bandes und die andere senkrecht dazu ist.

Die Lichtwellen, die aus diesen beiden Komponenten bestehen, sind anfangs im Gleichlauf. Aber sobald sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch das Band laufen, geraten sie au?er Tritt. Das bedeutet, da? der Berg der einen Welle nicht mit dem der anderen Welle ?bereinstimmt. Wenn diese Aus-dem- Tritt- Lichtwellen aus dem Band auf der anderen Seite herauskommen, vereinigen sie sich und machen Licht mit einer Polarisation, die anders ist als die des urspr?nglichen Lichts.

Je dicker das Band ist, desto mehr werden die Komponenten aus dem Tritt kommen und desto gr??er wird die ?nderung der Polarisation sein. Wenn z. B. die beiden Wellen sich vereinigen, nachdem die eine um eine halbe Wellenl?nge verz?gert wurde, so wird die Richtung der Polarisation des Lichtes um 90? gedreht werden.
Das wei?e Licht des Overheadprojektors besteht aus Licht verschiedener Farben, d. i. verschiedener Wellenl?ngen. Da der Brechungsindex des Klebebands f?r jede Farbe des Lichts verschieden ist, so hat jede Farbe ihr einzigartiges Geschwindigkeitspaar, w?hrend es durch das Band l?uft. Das ergibt eine ?nderung der Polarisation jeder Farbe um einen unterschiedlichen Betrag f?r eine gegebene Dicke des Bandes.
Wenn die zweite Polarisationsfolie ?ber das Band gelegt und gedreht wird, so ?bertr?gt es verschiedene Farben unter verschiedenen Winkeln. Das ist der Grund daf?r, da? Du Farbkombinationen unter einem bestimmten Winkel siehst, und daf?r, da? die Farben sich ?ndern, wenn Du die Polarisationsfolie drehst.

Man kann den gleichen Effekt mit einem Dia-Projektor erzielen, indem man den Film des Fotos herausdr?ckt und Klebeband kreuz und quer auf die eine Seite des Dia-Rahmens klebt und auf der anderen Seite des Rahmens eine Pol..-Folie befestigt und vor der Linse eine zweite Pol..-Folie dreht. Die Drehungen k?nnen auch im Rhythmus von Musik erfolgen, was einen Disko-Effekt ergibt.

Vom Experiment wird ein kurzer Videofilm von max. 2 min. gedreht, der hier aufgerufen werden kann. Er kann der Erl?uterung wie auch zur Anregung des Experiments dienen. Produkt: Ein Experiment kann dazu anregen, ein n?tzliches Produkt wie eine Lampe oder Spielzeug zu entwerfen und als Prototyp f?r kommerzielle Nutzung dienen, wobei das im Experiment behandelte physikalische Ph?nomen zugrunde liegt.

(Quelle: website www.exploratorium.edu, ins Deutsch ?bersetzt)