From 14681be6db63603da6317755d7e9123b57425648 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Roger Wolf <roger.wolf@kit.edu> Date: Fri, 28 Feb 2025 11:12:14 +0100 Subject: [PATCH] update of Anleitung --- Polarisation/Datenblatt.md | 2 +- Polarisation/Polarisation.ipynb | 224 ++++++++++++++---- Polarisation/README.md | 14 +- Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md | 2 +- .../doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md | 8 +- 5 files changed, 199 insertions(+), 51 deletions(-) diff --git a/Polarisation/Datenblatt.md b/Polarisation/Datenblatt.md index 71c4f21..c69b292 100644 --- a/Polarisation/Datenblatt.md +++ b/Polarisation/Datenblatt.md @@ -1,4 +1,4 @@ -# Technische Daten und Inventar für den Versuch Polarisation und Doppelbrechung: +# Technische Daten und Inventar für den Versuch **Polarisation und Doppelbrechung** Für die verschiedenen Aufgaben des Versuchs **Polarisation und Doppelbrechung** stehen Ihnen die folgenden Geräte und Materialien zur Verfügung: diff --git a/Polarisation/Polarisation.ipynb b/Polarisation/Polarisation.ipynb index 53b4627..c57db91 100644 --- a/Polarisation/Polarisation.ipynb +++ b/Polarisation/Polarisation.ipynb @@ -3,15 +3,17 @@ { "cell_type": "markdown", "id": "89066e31-faf3-4ac9-a78a-a364e066ca84", - "metadata": {}, + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, "source": [ "# Fakultät für Physik\n", "\n", "## Physikalisches Praktikum P2 für Studierende der Physik\n", "\n", - "Versuch P2-11 (Stand: April 2024)\n", + "Versuch P2-201, 202, 203 (Stand: **Februar 2025**)\n", "\n", - "[Raum F1-14](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P2.png)\n", + "[Raum F1-14](https://labs.physik.kit.edu/img/Klassische-Praktika/Lageplan_P1P2.png)\n", "\n", "\n", "\n", @@ -99,12 +101,13 @@ "cell_type": "markdown", "id": "842fb8e4-33d8-46bf-bb9d-5ddbc01e07bb", "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, "tags": [] }, "source": [ "# Durchführung\n", "\n", - "**Die Anleitung zu diesem Versuch finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/README.md).**" + "**Detaillierte Kommentare zur Durchführung der Aufgaben finden Sie in der Datei [Polarisation_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/Polarisation_Hinweise.ipynb)**" ] }, { @@ -115,11 +118,10 @@ "tags": [] }, "source": [ - "## Aufgabe 1: Polarisiertes Licht aus dem Wasserglas\n", + "## Aufgabe 1: Licht im Wasserglas\n", "\n", - "**Hinweise zu Aufgabe 1 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n", - "\n", - " * Strahlen Sie Licht durch ein mit Wasser gefülltes Glas und beobachten Sie das austretende Streulicht aus verschiedenen Richtungen durch einen Polarisationsfilter. \n", + " * Strahlen Sie Licht durch ein mit\n", + " * Wasser gefülltes Glas und beobachten Sie das austretende Streulicht aus verschiedenen Richtungen durch einen Polarisationsfilter. \n", " * Beschreiben und erklären Sie, was Sie beobachten.\n", " \n", " ---" @@ -127,12 +129,12 @@ }, { "cell_type": "markdown", - "id": "32ef6302-1c01-40d7-9c83-ea5c664f14a0", + "id": "1cc3c5e6-e77a-4f62-b42f-4c0a4f886849", "metadata": {}, "source": [ - "**Lösung:**\n", + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", "\n", - "*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", "\n", "---" ] @@ -145,92 +147,212 @@ "tags": [] }, "source": [ - "## Aufgabe 2: Erzeugung und Untersuchung von Licht mit verschiedener Polarisation \n", + "## Aufgabe 2: Charakterisierung von Licht unterschiedlicher Polarisation " + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "ade3da13-6157-4b1f-882c-dcb0eca52e62", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "### Aufgabe 2.1: Versuchsaufbau und Durchführung\n", "\n", - "**Hinweise zu Aufgabe 2 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n", + " * Überlegen Sie sich geeignete Strahlengänge zur Erzeugung und Untersuchung von **linear**, **elliptisch** und **zirkular** polarisiertem Licht. \n", + " * Bestimmen Sie die Intensitätsverteilungen des Lichts jeweils als Funktion des Winkels $\\varphi$ des verwendeten Analysatorfilters, für die folgenden Konfigurationen:\n", + " * Linear polarisiertes, weisses Licht.\n", + " * Linear polarisiertes, monochromatische Licht.\n", + " * Elliptisch polarisiertes, monochromatisches Licht (für zwei Verzögerungsplatten unterschiedlicher Dicke $d$).\n", + " * Zirkular polarisiertes, monochromatisches Licht.\n", "\n", - " * Erzeugen und untersuchen Sie die Intensitätsverteilungen von verschieden polarisiertem Licht.\n", - " * Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben." + "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "ade3da13-6157-4b1f-882c-dcb0eca52e62", + "id": "85033a25-c387-4e42-a71d-d8e218ec0790", + "metadata": {}, + "source": [ + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", + "\n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "c8780b9b-36b4-43d1-8a81-3f473071977b", "metadata": { "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, "tags": [] }, "source": [ - "### Aufgabe 2.1: Aufbau des Strahlengangs \n", + "### Aufgabe 2.2: Untersuchungen an linear polarisiertem Licht\n", "\n", - " * Bauen Sie geeignete Strahlengänge zur Erzeugung von **linear**, **elliptisch** und **zirkular** polarisiertem Licht auf. \n", - " * Bestimmen Sie die Intensitätsverteilungen des Lichts jeweils als Funktion des Winkels $\\varphi$ eines zweiten linearen Polarisationsfilters.\n", + " * Stellen Sie die Intensitätsverteilung des **linear polarisierten Lichts** als Funktion von $\\varphi$ dar.\n", + " * Geben Sie an, welcher Anteil des linear polarisierten, weissen/monochromatischen Lichts jeweils bei $\\varphi=\\pi/2$ noch zu beobachten ist.\n", "\n", "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "2f281ba4-8f43-453c-af41-166ab714d54d", + "id": "a4fda721-d9ab-4712-952a-f7e226163e58", "metadata": {}, "source": [ - "**Lösung:**\n", + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", "\n", - "*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", "\n", "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "660733e2-8145-4f32-9654-08c0f45b56b9", + "id": "48036f29-29ca-4b9b-a7c6-52ace199c092", + "metadata": {}, + "source": [ + "**L Ö S U N G**\n", + "\n", + "*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "e81a1754-4e8b-48e1-98fc-3e6f3debf5b2", + "metadata": {}, + "source": [ + "**D I S K U S S I O N**\n", + "\n", + "*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "2369614b-a90d-417f-a585-a5ea2d14efa2", "metadata": { "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, "tags": [] }, "source": [ - "### Aufgabe 2.2: Differenz der Brechungsindizes der beobachteten Strahlen\n", + "### Aufgabe 2.3: Untersuchungen an zirkular polarisiertem Licht \n", "\n", - "Bestimmen Sie die Differenz $\\Delta n=\\left(n_{\\beta} - n_{\\gamma}\\right)$ der beobachteten Strahlen. Verwenden Sie hierzu die gemessenen Intensitätsverteilungen für den Fall elliptisch polarisierten Lichts.\n", + " * Untersuchen Sie inwiefern das **zirkular polarisierte Licht** Ihres Aufbaus noch eine verbleibende Modulation in $\\varphi$ aufweist.\n", "\n", "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "dcb3d760-7527-4b14-b5f5-ced25fb0258a", + "id": "7e952575-d615-42c5-9c1f-b6560295f578", "metadata": {}, "source": [ - "**Lösung:**\n", + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", "\n", - "*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", "\n", "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "6d7d2608-13c8-4244-98f6-978666bfeaba", + "id": "d0c2ed3e-736a-4786-9c01-71b492f01358", + "metadata": {}, + "source": [ + "**L Ö S U N G**\n", + "\n", + "*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "f4927070-6a8c-4e9e-9cc1-43ae1c02aa6c", + "metadata": {}, + "source": [ + "**D I S K U S S I O N**\n", + "\n", + "*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "660733e2-8145-4f32-9654-08c0f45b56b9", "metadata": { "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, "tags": [] }, "source": [ - "## Aufgabe 3: Beobachtungen mit polarisiertem Licht\n", + "### Aufgabe 2.4: Untersuchungen an elliptisch polarisiertem Licht\n", "\n", - "**Hinweise zu Aufgabe 3 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n", + " * Bestimmen Sie die Differenz $\\Delta n=\\left(n_{\\beta} - n_{\\gamma}\\right)$ der Strahlen entlang der langsamen und der schnellen Achsen des Glimmers.\n", "\n", - " - Beobachten Sie einige Beispiele, wo Doppelbrechung im Alltag auftaucht und z.T. auch technisch angewandt wird.\n", - " - Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben." + "---" ] }, { "cell_type": "markdown", - "id": "8265f1be-61c4-4334-be19-699e469c3398", + "id": "1b0d0cfa-2a8c-4ff0-88b6-d73a1f6dd6d0", + "metadata": {}, + "source": [ + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", + "\n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "61e20ff7-e86f-42b6-9f98-87f6fa90991c", + "metadata": {}, + "source": [ + "**L Ö S U N G**\n", + "\n", + "*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "dc464aeb-d84a-4980-ad1d-df8c8c8b5804", + "metadata": {}, + "source": [ + "**D I S K U S S I O N**\n", + "\n", + "*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "6d7d2608-13c8-4244-98f6-978666bfeaba", "metadata": { "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, "tags": [] }, + "source": [ + "## Aufgabe 3: Experimente mit polarisiertem Licht" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "8265f1be-61c4-4334-be19-699e469c3398", + "metadata": { + "tags": [] + }, "source": [ "### Aufgabe 3.1: Doppelbrechung am Klebefilm\n", "\n", @@ -244,12 +366,12 @@ }, { "cell_type": "markdown", - "id": "13def5a7-a0e5-4099-8465-fe63f5f654e1", + "id": "6dcedfbc-24af-4173-bfc9-c051ab97b814", "metadata": {}, "source": [ - "**Lösung:**\n", + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", "\n", - "*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", "\n", "---" ] @@ -274,15 +396,35 @@ }, { "cell_type": "markdown", - "id": "824ddc4d-ac26-44c1-8c69-e90313d52617", + "id": "0b1fb51f-4bab-4a72-ba26-3da75ca6fdad", "metadata": {}, "source": [ - "**Lösung:**\n", + "**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n", "\n", - "*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n", + "*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n", "\n", "---" ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "35a419d5-2377-440a-8457-c2c220347b11", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "# Beurteilung" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "9cf47ef2-4614-40eb-88ba-f80c532b0d56", + "metadata": {}, + "source": [ + " * Beurteilen Sie diesen Versuch nach Abschluss der Auswertung.\n", + " * **Folgen Sie zur Beurteilung dieses Versuchs diesem [Link]()**.\n", + " * Beachten Sie, dass jede:r Studierende nur einmal pro Versuch eine Beurteilung abgeben kann." + ] } ], "metadata": { @@ -301,7 +443,7 @@ "name": "python", "nbconvert_exporter": "python", "pygments_lexer": "ipython3", - "version": "3.10.12" + "version": "3.12.3" } }, "nbformat": 4, diff --git a/Polarisation/README.md b/Polarisation/README.md index 48cd60d..656dd35 100644 --- a/Polarisation/README.md +++ b/Polarisation/README.md @@ -14,7 +14,7 @@ Versuch P2-201, 202, 203 (Stand: **Februar 2025**) ## Motivation -Im Vakuum haben elektromagnetische Wellen (mit dem Wellenvektor $\vec{k}$ und der Kreisfrequenz $\omega$) sehr spezielle Eigenschaften. Das elektrische Feld $\vec{E}$ und das magnetische Feld $\vec{B}$ stehen immer senkrecht zueinander und sowohl $\vec{E}$ als auch $\vec{B}$ stehen senkrecht zu $\vec{k}$. Es ist daher am einfachsten elektromagnetische Wellen als ebene Wellen +Im Vakuum haben elektromagnetische Wellen (mit dem Wellenvektor $\vec{k}$ und der Kreisfrequenz $\omega$) sehr spezielle Eigenschaften. Das elektrische Feld $\vec{E}$ und das magnetische Feld $\vec{B}$ stehen immer senkrecht aufeinander und sowohl $\vec{E}$ als auch $\vec{B}$ stehen senkrecht auf $\vec{k}$. Es ist daher am einfachsten elektromagnetische Wellen als ebene Wellen $$ \begin{equation*} \begin{split} @@ -23,11 +23,11 @@ $$ \end{split} \end{equation*} $$ -zu beschreiben. Ebene Wellen sind **linear polarisiert**, d.h. $\vec{E}(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega\ t)$ und $\vec{B}(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega\ t)$ variieren innerhalb zweier senkrecht zueinander stehender Ebenen mit unveränderlicher Orientierung im Raum. Diese Ebenen bezeichnet man als Polarisationsebenen. Durch Verschränkung zweier ebener Wellen ist es möglich eine **elliptisch oder zirkular polarisierte** Welle zu erzeugen, bei der $\vec{E}$ und $\vec{B}$ in der Ebene senkrecht zu $\vec{k}$ kreisen. Im allgemeinen Fall der elliptischen Polarisation verändern $\vec{E}(t)$ und $\vec{B}(t)$ entlang $\vec{k}$ dabei periodisch ihre Beträge; im Spezialfall der zirkularen Polarisation bleiben die Beträge zeitlich konstant. +zu beschreiben. Ebene Wellen sind **linear polarisiert**, d.h. $\vec{E}(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega\ t)$ und $\vec{B}(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega\ t)$ variieren innerhalb zweier senkrecht zueinander stehender Ebenen mit unveränderlicher Orientierung im Raum. Diese Ebenen bezeichnet man als Polarisationsebenen. Durch Verschränkung zweier ebener Wellen ist es möglich eine **elliptisch oder zirkular polarisierte** Welle zu erzeugen, bei der die Vektoren von $\vec{E}$ und $\vec{B}$ in der Ebene senkrecht zu $\vec{k}$ kreisen. Im allgemeinen Fall der elliptischen Polarisation ändern sich dabei die Beträge von $\vec{E}(t)$ und $\vec{B}(t)$ periodisch, entlang $\vec{k}$; im Spezialfall der zirkularen Polarisation bleiben die Beträge zeitlich konstant. -Aus natürlichen oder technischen Lichtquellen tritt Licht i.a. als [inkohärente](https://de.wikipedia.org/wiki/Koh%C3%A4renz_(Physik)) Überlagerung vieler Wellenpakete aus, deren Polarisation zufällig verteilt ist. Tatsächlich trifft man in der Natur aber öfter auf polarisiertes Licht als man denkt. Es tritt immer dann auf, wenn lichtdurchlässige Medien eine innere Vorzugsrichtung im Raum aufweisen oder wenn eine solche Vorzugsrichtung durch Reflexion entsteht. Ein Phänomen dieser Art ist die lineare Polarisation, beim Übergang von Licht in ein optisch dichteres Medium, wie z.B. Glas, unter dem [Brewster-Winkel](https://de.wikipedia.org/wiki/Brewster-Winkel). Ein weiteres Phänomen dieser Art ist die lineare [Polarisation des blauen Himmelslichts](https://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation). Ohne Hilfsmittel können wir die Polarisation von Licht nicht sehen, weil wir kein dafür Organ besitzen. +Aus natürlichen oder technischen Lichtquellen tritt Licht i.a. als [inkohärente](https://de.wikipedia.org/wiki/Koh%C3%A4renz_(Physik)) Überlagerung vieler Wellenpakete aus, deren Polarisation zufällig verteilt ist. Tatsächlich trifft man in der Natur aber öfter auf polarisiertes Licht als man denkt. Es tritt immer dann auf, wenn lichtdurchlässige Medien eine immanente Vorzugsrichtung im Raum aufweisen oder wenn eine solche Vorzugsrichtung durch Reflexion entsteht. Ein Phänomen dieser Art ist die lineare Polarisation, beim Übergang von Licht in ein optisch dichteres Medium, wie z.B. Glas, unter dem [Brewster-Winkel](https://de.wikipedia.org/wiki/Brewster-Winkel). Ein weiteres Phänomen dieser Art ist die lineare [Polarisation des blauen Himmelslichts](https://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation). Ohne Hilfsmittel können wir die Polarisation von Licht nicht sehen, weil wir kein dafür Organ besitzen. Dies ist bei einigen Tierarten anders. -In der Natur gibt es eine Vielzahl transparenter Kristalle, die aufgrund von Vorzugsrichtungen in ihrer Struktur [doppelbrechende](https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelbrechung) Eigenschaften besitzen, d.h. der Brechungsindex $n$ dieser Kristalle hängt von der Polarisation und oft zusätzlich noch von der Wellenlänge $\lambda$ des Lichts ab. Solche Kristalle erzeugen auf natürliche Weise elliptisch polarisiertes Licht. Mikroskopisch ist die Beschreibung der Doppelbrechung äußerst komplex. +In der Natur gibt es eine Vielzahl transparenter Kristalle, die aufgrund von Vorzugsrichtungen in ihrer Struktur [doppelbrechende](https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelbrechung) Eigenschaften besitzen, d.h. der Brechungsindex $n$ dieser Kristalle hängt von der Polarisation und oft zusätzlich noch von der Wellenlänge $\lambda$ des Lichts ab. Solche Kristalle erzeugen auf natürliche Weise aus linear polarisiertem Licht elliptisch polarisiertes Licht. Mikroskopisch ist die Beschreibung der Doppelbrechung äußerst komplex. Im Rahmen dieses Versuchs machen Sie sich, in der Praxis und mit Hilfe einfacher Experimente, mit den Eigenschaften von verschieden polarisiertem Licht und dem Phänomen der Doppelbrechung vertraut. @@ -35,8 +35,8 @@ Im Rahmen dieses Versuchs machen Sie sich, in der Praxis und mit Hilfe einfacher Wir listen im Folgenden die wichtigsten **Lehrziele** auf, die wir Ihnen mit dem Versuch **Polarisation und Doppelbrechung** vermitteln möchten: -- Sie erzeugen und untersuchen verschieden polarisiertes Licht einer Halogen-Glühlampe. -- Sie untersuchen die Eigenschaften von [Glimmer](https://de.wikipedia.org/wiki/Glimmergruppe), als einem **optisch positiv, biaxial doppelbrechenden Medium** und leiten aus Ihren Untersuchungen einfache optische Eigenschaften von Glimmer ab. +- Sie erzeugen und untersuchen verschieden polarisiertes Licht. +- Sie gehen dabei mit [Glimmer](https://de.wikipedia.org/wiki/Glimmergruppe), einem **optisch positiv, biaxial doppelbrechenden Kristall** um und leiten aus Ihren Untersuchungen einfache optische Eigenschaften von Glimmer ab. - Sie beschäftigen sich mit dem komplexen Thema der Doppelbrechung, damit verbundenen Alltagsphänomenen und technischen Anwendungen. ## Versuchsaufbau @@ -55,7 +55,7 @@ Auf einer optischen Bank sind, eine Halogen-Glühlampe (HL) und ein Phototransis ## Was macht diesen Versuch aus? -Text… +Im Rahmen dieses Versuchs können Sie sich mit dem Phänomen von polarisiertem Licht praktisch auseinandersetzen. Den Kern des Versuchs bildet **Aufgabe 2**, die aus einem Vorbereitungs-, Durchführungs- und Auswertungsteil besteht. Die einzelnen Aufgabenteile sind einfach und können zuverlässig gelöst werden. Um die Versuchsabläufe verstehen zu können benötigen Sie jedoch eine gute Intuition dafür, wie man mit den zur Verfügung stehenden Mitteln, an einer optischen Bank, polarisiertes Licht herstellt und analysiert. Die Hinweise aus der Datei [Hinweise_Doppelbrechung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md) geben Ihnen einen knappen Einblick in die zugrunde liegende Physik des Phänomens der Doppelbrechung, das Ihnen in den **Aufgaben 2 und 3** begegnet. Dieses kann im konkreten Fall sehr kompliziert sein. Über die Einordnung von doppelbrechenden Kristallen hinaus müssen Sie jedoch nicht in die Materie eindringen, um den Versuch erfolgreich absolvieren zu können. Im Rahmen der **Aufgaben 1 und 3** lernen Sie technische und alltägliche Situationen kennen, bei denen man mit polarisiertem Licht und Doppelbrechung zu tun hat. # Navigation diff --git a/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md b/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md index 8a67ef0..71c0238 100644 --- a/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md +++ b/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md @@ -88,7 +88,7 @@ Da der Wert von $n_{\beta}$ zwischen den Werten von $n_{\alpha}$ und $n_{\gamma} Verläuft ein Lichtstrahl entlang einer der beiden optischen Achsen würde man aus der Diskussion uniaxialer Kristalle zunächst erwarten, dass es nicht zur Doppelbrechung kommt. Tatsächlich ist dies bei biaxialen Kristallen **doch der Fall**. Dabei entsteht für die Polarisationskomponente parallel zu $\hat{\beta}$ ein ordentlicher Strahl. Für alle anderen Polarisationskomponenten entsteht ein außerordentlicher Strahl, der für jede Polarisationskomponente eine andere Ausbreitungsrichtung, aber den gleichen Brechungsindex besitzt. Daher sind alle Polarisationsrichtungen gleichberechtigt und es findet keine diskrete Aufspaltung in zwei Strahlen statt. Stattdessen kommt es zur [konischen Brechung](https://de.wikipedia.org/wiki/Indexellipsoid#Innere_konische_Refraktion) des außerordentlichen Strahls. Der Grund hierfür liegt darin, dass der biaxiale Kristall entlang der optischen Achsen nicht, wie der uniaxiale Kristall isotrop ist. Für alle anderen Einstrahlrichtungen treten zwei außerdorendliche Strahlen auf. -Glimmer ist ein biaxialer Kristall. +**Glimmer ist ein biaxialer Kristall.** ## Essentials diff --git a/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md b/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md index 1965c5c..9b0d149 100644 --- a/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md +++ b/Polarisation/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md @@ -1,4 +1,10 @@ -# Hinweise für den Versuch Photoeffekt +# Hinweise für den Versuch **Polarisation und Doppelbrechung** + +## Justierung der Verzögerungsplatte + + + + ## Versuchsdurchführung -- GitLab