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[quote="Lorz"][quote="ML"] ich hatte mit unserem Schulequipment das gleiche Problem: Man dreht die Filter auf "dunkel", schaut hindurch und sieht, dass es dunkel ist. Das Messgerät zeigt aber nahezu volle Beleuchtungsstärke an. Hält man ein Stück Papier in den Lichtweg, bleibt es dunkel und auch das Messgerät zeigt "dunkel" an. Nimmt man das Papier wieder weg, ist es weiterhin dunkel, das Messgerät zeigt aber wieder volle Beleuchtung an :) Nach Einbau eines Infrarot-Filters funktionierte alles wie gewünscht. Das einfachste Modell eines Polfilters ist das eines sehr feinen linienförmigen Gitters. Die E-Feldkomponente längs zu den "Gitterstäben" wird kurzgeschlossen. Es kommt folglich nur die E-Feldkomponente senkrecht dazu durch. (Das Ganze verhält sich also genau umgekehrt wie bei einer Seilwelle und einem Gitter.) Das Verhältnis aus Gitterabstand und Wellenlänge ist m. E. die entscheidende Größe, die bestimmt, wie gut das Polfilter für die jeweilige Wellenlänge wirkt. Hier der Händler für die Infrarot-Filter, die ich benutze: https://www.etsy.com/de/listing/1175576610/mehrfachgrosse-grb3-kg3? Wenn ich mich richtig erinnere, habe ich die drei Stück Filter mit einem Durchmesser von 25mm gekauft. Die Übertragungskurve der Filter ist auf einem der Bilder eingezeichnet. Viele Grüße Michael[/quote] Wow, vielen Dank für diese Hiweise! OK, dann macht also der hohe Infrarot-Anteil den vielen Strom in der Fotozelle. Und das Infrarot durchdringt dann als den Polfilter und/oder Halterungen/Dias etc. Wie meinst Du das mit dem "E-Feld" wird kurzgeschlossen? Heißt das, der Stab, oder wie Kurt schreibt, die Antenne, ermöglicht Stromfluss in ihr in E-Feldrichtung. Aber diese E-Felderzeugte Strom ist gerade KEINE Quelle/fungiert nicht als Sender, weil der Strom wegdämpft wird? @Kurt: OK, dann verstehe ich - Resonanz ist hier nicht gut, wenn die Welle aufrecht erhalten werden soll. Aber dann müsste der Polfilter ja tatsächlich Wellenlängenabängig filtern, da jeder Strich ja eine bestimmte Induktivität und Kapazität (beide sicher sehr klein) haben müsste. Und je näher man dieser Eigenfrequenz kommt, desto besser entfernt der Filter die entsprechende E-Feldkomponente. Wenn das Maximum zB bei grünem Licht liegt, so sollte UV- und IR- also schlechter herausgefiltert werden.[/quote]
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Nachricht
ML
Verfasst am: 16. Dez 2024 01:30
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Hallo,
Lorz hat Folgendes geschrieben:
Wow, vielen Dank für diese Hiweise!
OK, dann macht also der hohe Infrarot-Anteil den vielen Strom in der Fotozelle. Und das Infrarot durchdringt dann als den Polfilter und/oder Halterungen/Dias etc.
Das Infrarot kommt anscheinend einfach so durch das Polfilter durch. Ich vermute, dass der UV-Anteil des Lichtes entweder zu gering ist oder in den Linsen absorbiert wurde, die ich ebenfalls verwendet habe.
Zitat:
Wie meinst Du das mit dem "E-Feld" wird kurzgeschlossen? Heißt das, der Stab, oder wie Kurt schreibt, die Antenne, ermöglicht Stromfluss in ihr in E-Feldrichtung. Aber diese E-Felderzeugte Strom ist gerade KEINE Quelle/fungiert nicht als Sender, weil der Strom wegdämpft wird?
Die einlaufende elektromagnetische Welle stelle ich mir wie unten dargestellt vor (Quelle:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Welle#/media/Datei:EM-Wave.gif,
User: And1mu)
Wenn eine solche Welle von links nach rechts laufend auf ein ideal leitendes Metall trifft, das E=0 fordert, was passiert dann? Ein Blick in den Spiegel lässt vermuten: Eine solche Welle wird idealerweise reflektiert*.
Zumindest wird die Randbedingung E=0 erfüllt, wenn man sich vorstellt, dass außer der von links nach rechts einlaufenden Welle eine von rechts nach links laufende Welle mit entgegengesetztem E-Vektor entsteht, die sich mit der einlaufenden Welle überlagert.
Wenn E=0 nicht exakt eingehalten wird, dringt die Welle ins Material ein. Allerdings wird sie dann in der Regel Energie abgeben und gedämpft werden, so dass in allen Fällen nur ein mehr oder weniger kleiner Teil der Energie transmittiert wird.
Wenn statt einer Metallfläche nur Gitterstäbe vorhanden sind, wird nur eine Komponente des E-Feldes reflektiert bzw. absorbiert, während die senkrecht dazu ausgerechtete Komponente des E-Feldes hindurchgelassen wird. Das ist zumindest die Grundidee des Gitterpolarisators. Sicherlich ist das nur ein sehr grobes Modell von dem, was an einem solchen Polfilter wirklich passiert, denn die Abstände und die Dichte an Gitterlinien sind vermutlich auch mitentscheidend. Aber zumindest liefert es eine Idee von den tatsächlichen Vorgängen.
Viele Grüße
Michael
* Weitere Möglichkeiten bei realen Metallen sind: Absorption und Transmission. Metalle sind ja weder ideale Leiter, noch sind sie in allen Frequenzbereichen komplett undurchlässig für EM-Wellen.
Eugene Hecht, Optik, 8. Auflage (ISBN 978-3-11-102525-4) schreibt zum Polfiliter folgendes:
"1938 erfand Land die H-Folie, die mittlerweile wahrscheinlich der am weitesten verbreitete Linearpolarisator ist. Die H-Folie enthält keine dichroitischen Kristalle, sie ist vielmehr ein molekulares Gegenstück zum Drahtgitterpolarisator. Eine Schicht aus farblosem Polyvinylalkohol wird erhitzt und in eine bestimmte Richtung gestreckt, wobei sich die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle ausrichten. Die Folie wird
dann in eine iodhaltige Farblösung getaucht. Das Iod dringt in den Kunststoff ein und bindet an die linearen langkettigen Moleküle, wobei es seinerseits eigene Ketten bildet. Die Leitungselektronen der Iodatome können sich die Ketten entlang bewegen, als ob diese lange dünne Drähte wären. Die E-Komponente einer parallel zu den Molekülen einfallenden Welle regt die Elektronen an, leistet Arbeit an ihnen und wird stark absorbiert. Die Durchlassachse des Polarisators steht daher senkrecht auf der Richtung, in der die Schicht gestreckt wurde. Jede einzelne winzige dichroitische Einheit bezeichnet man als Zweifarbträger. In der H-Folie sind die Zweifarbträger von molekularer Größe, sodass die Streuung kein Problem ist. Die H-Folie ist im gesamten sichtbaren Spektrum ein sehr effektiver Polarisator, etwas schwächer allerdings am blauen Ende. Betrachtet man weißes Licht durch ein Paar gekreuzter H-Polaroidfilterfolien, so ist die Extinktionsfarbe demzufolge ein tiefes Blau. HN-50 wäre die Bezeichnung einer hypothetischen idealen H-Folie, die eine neutrale Farbe (N) hat und 50% des einfallenden Lichts durchlässt, während es die andere Hälfte, die unerwünschte Polarisationskomponente, absorbiert. In der Praxis werden jedoch 4 Prozent des ankommenden Lichts an jeder der beiden Oberflächen reflektiert (Antireflexbeschichtungen werden im Allgemeinen
nicht verwendet), wodurch 92 Prozent übrigbleiben. Die Hälfte davon wird vermutlich absorbiert, und deshalb könnten wir mit einem HN-46-Polaroidfilter rechnen. HN-38,HN-32 und HN-22 werden im großen Maßstab kommerziell hergestellt. Diese Folienunterscheiden sich durch die Menge des enthaltenen Iods (siehe Aufgabe 8.15).
Viele andere Formen von Polaroidfiltern wurden entwickelt.7 Die feuchtigkeits- und wärmebeständige K-Folie hat als Zweifarbträger die lineare Kohlenwasserstoffkette Polyvinylen. Eine Kombination der Bestandteile der H-und K-Folien führt zur HRFolie, einem Polarisator im nahen Infrarot. Kommerziell verfügbar sind inzwischen auch dichroitische Folien, die im Ultravioletten (≈ 300 nm bis ≈ 400 nm) als Linearpolarisatoren wirken.
Denken Sie daran, dass dichroitische Polarisatoren stets für einen spezifischen Wellenlängenbereich ausgelegt sind. Ein Paar gekreuzter Folien, das zur Ausblendung des sichtbaren Bereichs gedacht ist, lässt unterhalb ≈ 450 nm und oberhalb ≈ 650 nm einen merklichen Anteil des Lichts durch."
Kurt
Verfasst am: 15. Dez 2024 23:32
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Lorz hat Folgendes geschrieben:
Kurt hat Folgendes geschrieben:
Dise Art Polfilter funktioniert im Prinziup wie eine grosse Menge an Antennen.
("Gestockt" und viele Parallelgeschatet)
Können diese zur Anregefrequenz in Resonanz gehen setzen sie das Licht in Wärme um, es kommt nichts durch.
Gehen sie nicht in Resonanz kommt fast alles durch.
Kurt
Wie liegen denn die Resonanzfrequenzen bei so einem Polfilter? Und wie ergeben sie sich?
Ich gehe davon aus, dass du Polfilter meinst wie sie beim Photographieren verwendet werden
Im Netz ist das zu finden:
-----------
Linear polarisierende optische Filter werden meist aus makromolekularen Folien hergestellt, die in einer Richtung plastisch gedehnt werden.
Eindiffundiertes Jod lagert sich an diese Ketten an und stellt Ladungsträger zur Verfügung, die in Richtung der Kettenmoleküle beweglich sind
----------
An diesen gedehnten Fäden können also Elektronen in Längsrichtung zu den Fäden schwingen.
Das ergibt Laufzeiteffekte die direkt mit Dipolantennen verglichen werden können.
Da die Folie ja ein Dicke hat sind viele solcher Dipole hintereinander und übereinander angeordnet.
Können diese Dipole angeregt werden (dazu muss die Laufzeit auf den Dipolen passen) dann gehen diese in Resonanz und "verschlucken" das eingebrachte Signal, es wird zu Wärme und hinten kommt nichts mehr raus.
Es gibt aber auch andere Polfilter, Filter die mit einzelnen Gitterstäben ausgerüstet sind (meisst für "Funkfrequenzen") .
Bei denen ist die Situation eine andere. Die Stäbe reagieren auch (dipolartig, also wie ein Laufzeitgebilde) auf die Anregefrequenz, können aber ihr Sendesignal direkt wieder frei abstrahlen.
Es wird also nicht im Filter in Wärme umgesetzt, sondern gesendet.
Bei allen Filtern gilt: sie müssen zur Anregesignalfrequenz in Resonanz gehen können sonst geht das Signal durch.
Es hängt also von der "Bauart" des Filters, also vom verwendeten Material, ab ob sich der "Effekt" bei hintereinander angebrachten Filtern zeigt.
Eigentlich ist das ganze ein rein mechanischer Vorgang.
Kurt
.
Lorz
Verfasst am: 15. Dez 2024 22:08
Titel:
Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
LEDs erzeugen ebenfalls unpolarisiertes Licht, das ist aber eh hier irrelevant.
Wie war der Versuchsaufbau?
Ich suche noch mal ein ungeschütztes Bild heraus oder mache ein Foto. Aber hier vorab:
Links die Halogenlampe. Rechts der erste Polfilter, dessen Halterung schirmt das Licht der Halogenlampe recht gut ab. Dann noch ein Polfilter, gekreuzt zum ersten. Außenbeleuchtung minimiert - sodass zumindest bei Benutzung einer LED statt Halogen gute Versuchsergebnisse (Gesetz von Malus) zu Tage kommen.
Lorz
Verfasst am: 15. Dez 2024 22:02
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
ML hat Folgendes geschrieben:
ich hatte mit unserem Schulequipment das gleiche Problem:
Man dreht die Filter auf "dunkel", schaut hindurch und sieht, dass es dunkel ist. Das Messgerät zeigt aber nahezu volle Beleuchtungsstärke an. Hält man ein Stück Papier in den Lichtweg, bleibt es dunkel und auch das Messgerät zeigt "dunkel" an. Nimmt man das Papier wieder weg, ist es weiterhin dunkel, das Messgerät zeigt aber wieder volle Beleuchtung an
Nach Einbau eines Infrarot-Filters funktionierte alles wie gewünscht.
Das einfachste Modell eines Polfilters ist das eines sehr feinen linienförmigen Gitters. Die E-Feldkomponente längs zu den "Gitterstäben" wird kurzgeschlossen. Es kommt folglich nur die E-Feldkomponente senkrecht dazu durch. (Das Ganze verhält sich also genau umgekehrt wie bei einer Seilwelle und einem Gitter.)
Das Verhältnis aus Gitterabstand und Wellenlänge ist m. E. die entscheidende Größe, die bestimmt, wie gut das Polfilter für die jeweilige Wellenlänge wirkt.
Hier der Händler für die Infrarot-Filter, die ich benutze:
https://www.etsy.com/de/listing/1175576610/mehrfachgrosse-grb3-kg3?
Wenn ich mich richtig erinnere, habe ich die drei Stück Filter mit einem Durchmesser von 25mm gekauft. Die Übertragungskurve der Filter ist auf einem der Bilder eingezeichnet.
Viele Grüße
Michael
Wow, vielen Dank für diese Hiweise!
OK, dann macht also der hohe Infrarot-Anteil den vielen Strom in der Fotozelle. Und das Infrarot durchdringt dann als den Polfilter und/oder Halterungen/Dias etc.
Wie meinst Du das mit dem "E-Feld" wird kurzgeschlossen? Heißt das, der Stab, oder wie Kurt schreibt, die Antenne, ermöglicht Stromfluss in ihr in E-Feldrichtung. Aber diese E-Felderzeugte Strom ist gerade KEINE Quelle/fungiert nicht als Sender, weil der Strom wegdämpft wird?
@Kurt: OK, dann verstehe ich - Resonanz ist hier nicht gut, wenn die Welle aufrecht erhalten werden soll.
Aber dann müsste der Polfilter ja tatsächlich Wellenlängenabängig filtern, da jeder Strich ja eine bestimmte Induktivität und Kapazität (beide sicher sehr klein) haben müsste. Und je näher man dieser Eigenfrequenz kommt, desto besser entfernt der Filter die entsprechende E-Feldkomponente. Wenn das Maximum zB bei grünem Licht liegt, so sollte UV- und IR- also schlechter herausgefiltert werden.
Lorz
Verfasst am: 15. Dez 2024 21:44
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Kurt hat Folgendes geschrieben:
Dise Art Polfilter funktioniert im Prinziup wie eine grosse Menge an Antennen.
("Gestockt" und viele Parallelgeschatet)
Können diese zur Anregefrequenz in Resonanz gehen setzen sie das Licht in Wärme um, es kommt nichts durch.
Gehen sie nicht in Resonanz kommt fast alles durch.
Kurt
Danke für die Erklärung.
Wie liegen denn die Resonanzfrequenzen bei so einem Polfilter? Und wie ergeben sie sich? Also wirkt die einzelne Leiterstrebe als Schwingkreis (mit kapazitiver und induktiver Dimension?) Und der ist dann so stark gedämpft, dass alles in Wärme aufgeht? Aber muss der Stab nicht eigentlich total gut resonieren - und das bei möglichst allen verwendeten Wellen - um einen Wechselstrom zu leiten und mit diesem dann gleich wieder eine Welle auszusenden (eben unter Beibehaltung der Polarisationsrichtung)?
Naja, wahrscheinlich ist da auch wieder a bissl Quantenmechanik im Spiel, eben wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Elektron im Stab zu einer Schwingung angeregt wird.
Aber kurz hier mein Widerspruch:
Resonanz gut, weil dann der Stab einen Strom hat und die Welle weitersendet.
vs
Resonanz schlecht, weil die Schwingungen aufgenommen und wegdämpft wird.
Kurt
Verfasst am: 11. Dez 2024 21:02
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Lorz hat Folgendes geschrieben:
Hallo!
Ich habe heute einen Aufbau mit zwei gekreuzten Polarisationsfiltern benutzt. hinter dem zweiten Polarisationsfilter wird die Licht-Intensität mittels Voltmeter und einer Fotozelle gemessen.
Ergebnis: Wenn die Lichtquelle eine LED ist, so ergibt sich wunderbar das Gesetz von Malus.
Verwende ich eine Halogenlampe, so scheinen die Polarisationsfilter keinen Einfluss zu haben. Ich kann den zweiten Filter drehen, wie ich will, die Intensität ändert sich nicht.
Kann mir das jemand erklären?
Dise Art Polfilter funktioniert im Prinziup wie eine grosse Menge an Antennen.
("Gestockt" und viele Parallelgeschatet)
Können diese zur Anregefrequenz in Resonanz gehen setzen sie das Licht in Wärme um, es kommt nichts durch.
Gehen sie nicht in Resonanz kommt fast alles durch.
Kurt
ML
Verfasst am: 09. Dez 2024 21:56
Titel: Re: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Hallo,
Lorz hat Folgendes geschrieben:
Kann mir das jemand erklären?
ich hatte mit unserem Schulequipment das gleiche Problem:
Man dreht die Filter auf "dunkel", schaut hindurch und sieht, dass es dunkel ist. Das Messgerät zeigt aber nahezu volle Beleuchtungsstärke an. Hält man ein Stück Papier in den Lichtweg, bleibt es dunkel und auch das Messgerät zeigt "dunkel" an. Nimmt man das Papier wieder weg, ist es weiterhin dunkel, das Messgerät zeigt aber wieder volle Beleuchtung an
Nach Einbau eines Infrarot-Filters funktionierte alles wie gewünscht.
Zitat:
Ich habe aber bisher nix dazu gefunden, dass Polarisationsfilter auf Wellenlängenbereichen eingeschränkt seien.
Das einfachste Modell eines Polfilters ist das eines sehr feinen linienförmigen Gitters. Die E-Feldkomponente längs zu den "Gitterstäben" wird kurzgeschlossen. Es kommt folglich nur die E-Feldkomponente senkrecht dazu durch. (Das Ganze verhält sich also genau umgekehrt wie bei einer Seilwelle und einem Gitter.)
Das Verhältnis aus Gitterabstand und Wellenlänge ist m. E. die entscheidende Größe, die bestimmt, wie gut das Polfilter für die jeweilige Wellenlänge wirkt.
Hier der Händler für die Infrarot-Filter, die ich benutze:
https://www.etsy.com/de/listing/1175576610/mehrfachgrosse-grb3-kg3?
Wenn ich mich richtig erinnere, habe ich die drei Stück Filter mit einem Durchmesser von 25mm gekauft. Die Übertragungskurve der Filter ist auf einem der Bilder eingezeichnet.
Viele Grüße
Michael
Steffen Bühler
Verfasst am: 09. Dez 2024 20:32
Titel:
LEDs erzeugen ebenfalls unpolarisiertes Licht, das ist aber eh hier irrelevant.
Wie war der Versuchsaufbau?
traumateam
Verfasst am: 09. Dez 2024 20:04
Titel:
LED ist bereits polarisiert, Halogen nicht.
willyengland
Verfasst am: 09. Dez 2024 18:25
Titel:
Und was SIEHST du?
Kannst du das sichtbare Licht blocken?
Lorz
Verfasst am: 09. Dez 2024 17:44
Titel: Polarisationsfilter - Wellenlängenabhängig?
Hallo!
Ich habe heute einen Aufbau mit zwei gekreuzten Polarisationsfiltern benutzt. hinter dem zweiten Polarisationsfilter wird die Licht-Intensität mittels Voltmeter und einer Fotozelle gemessen.
Ergebnis: Wenn die Lichtquelle eine LED ist, so ergibt sich wunderbar das Gesetz von Malus.
Verwende ich eine Halogenlampe, so scheinen die Polarisationsfilter keinen Einfluss zu haben. Ich kann den zweiten Filter drehen, wie ich will, die Intensität ändert sich nicht.
Kann mir das jemand erklären?
Mein ErklärungsVERSUCH: Die Halogenlampe emittiert stark in nichtsichbaren Bereichen und der Polarisationsfilter wirkt eventuell nicht in diesem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich. Ich habe aber bisher nix dazu gefunden, dass Polarisationsfilter auf Wellenlängenbereichen eingeschränkt seien.