Elektrische Doppelbrechung von linear polarisiertem Licht

Chemicus non est Physicus · Gast

Meine Frage:
Ich recherchiere gerade zu meiner Abschlussarbeit in Chemie und komme dabei leider oft in Kontakt mit physikalischen Themen, in die ich mich vollumfänglich neu einarbeiten muss, falls mir hier jemand helfen kann wäre ich also sehr dankbar!

Als grober Überblick: Ich befasse mich mit Substanzen, die wie ich vermute lyotrope Flüssigkristalle ausbilden und daher optisch anisotrope Effekte aufweisen. Die Literatur sagt mal ganz plump zusammengefasst: Das müsste sichtbar sein unter einem Polarisationsmikroskop aufgrund von elektrischer Doppelbrechung. Erstaunlicherweise ist das bei mir aber nicht der Fall. Daher versuche ich jetzt überhaupt erstmal, diese elektrische Doppelbrechung richtig zu verstehen. Ein Kippen der Proben habe ich noch nicht ausprobiert, ich bin aber zuversichtlich, dass das nicht die Ursache des Problems sein kann, da mehrere strukturell unterschiedliche Proben unter dem Polmikroskop für mich unsichtbar bleiben und es mir außerordentlich unwahrscheinlich erscheint, dass ich bei allen Proben durch Zufall die optische Achse getroffen habe.
Korrigiere: Während des Schreibens dieses Beitrags und weiteren Recherchierens dazu habe ich einen möglichen Grund dafür gefunden. So wird beschrieben, dass ein ,,Anchoring'' mit der Gefäßwand auftritt und so die Orientierung der optischen Achse praktisch vordefiniert sein könnte. Aber ist auch egal für mein generell fehlendes Verständnis! ;)

In einer Dissertation habe ich das hier gefunden:
,,Zur experimentellen Bestimmung der Doppelbrechung bedient man
sich gekreuzter Polarisatorfolien. Diese sind nur durchlässig für Licht, das
in einer bestimmten Schwingungsebene polarisiert ist. Trifft nun so polari-
siertes Licht auf eine zweite Polarisatorfolie (den Analysator), der um 90?r
gegen den Polarisator verdreht ist, so wird das Licht vollständig ausge-
löscht. Befindet sich jedoch zwischen Polarisator und Analysator doppel-
brechendes Material, so trennt sich das Lichtbündel in zwei Anteile auf.
Der E-Vektor des einen schwingt in der Richtung der optischen Achse des
doppelbrechenden Materials und bewegt sich mit c? durch das Medium;
der des anderen schwingt senkrecht dazu und bewegt sich somit mit c?.
Hierdurch entsteht eine Phasenverschiebung, die die KERR-Gleichung be-
schreibt[...]. Dadurch entsteht Licht, dessen E-Vektor einen rotierenden Anteil besitzt. Diese Komponente bezeichnet man als elliptisch bzw. zirkular polarisier-
tes Licht. Dieser Anteil passiert somit den Analysator ungehindert.''

Meine Ideen:
Generell bin ich vollumfänglich verwirrt. Wie kommt es überhaupt zu einer Richtungsänderung vom ordentlichen und außerordentlichen Strahl? Alle reden immer nur von unterschiedlichen Geschwindigkeiten, daraus erschließt sich mir aber noch lange nicht, warum sich die Ausbreitungsrichtung ändern sollte. Tritt diese Änderung der Ausbreitungsrichtung immer auf?

Auch verstehe ich nicht ganz, wie das funktionieren soll, was die Autorin da behauptet. Ich gehe einfach mal Schritt für Schritt durch, was ich denke, vielleicht kann mir jemand sagen, wo ich falsch abbiege. Licht trifft auf Linearpolarisator, linear polarisiertes Licht, sagen wir parallel zur x-Achse schwingend, tritt hindurch. Das Licht trifft auf die Probe. Wenn die optische Achse parallel oder orthogonal zur x-Achse ist kann ich nichts beobachten, da im orthogonalen Fall das Licht unverändert die Probe durchläuft und vom um 90° verdrehten Polfilter absorbiert wird und im parallelen Fall zwar schneller durch die Probe durchtritt, jedoch was die Polarisation angeht auch unverändert ist und ebenfalls vom zweiten Polfilter geschluckt wird. Wenn nun anders orientiertes Licht die Probe durchläuft läuft die x-Komponente des Lichts mit einer anderen Geschwindigkeit, sodass nach Durchlaufen der Probe die andere Komponente, ein Mischgebiet und die x-Komponente vorliegen, die Reihenfolge unterscheidet sich dann dadurch, ob die x-Komponente schneller oder langsamer läuft. Aber am Ende kommt doch dadurch im Mischgebiet dieselbe Polarisation raus wie zuvor und alles müsste im Polfilter landen, nichts könnte durchtreten.

Ich scheine irgendwas grundlegendes zur Doppelbrechung nicht verstanden zu haben..
Wenn jemand etwas Licht ins Dunkel meiner Verwirrung bringen könnte wäre ich sehr dankbar Augenzwinkern

_joe_ · Anmeldungsdatum: 28.09.2023 Beiträge: 10

Der Wikipedia Artikel zum Indexellipsoid waere ein guter Einstiegspunkt.