"# Hinweise zum Versuch **Polarisation und Doppelbrechung**"
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"## Aufgabe 1: Licht im Wasserglas\n",
"\n",
"---\n",
"\n",
"Wichtige Hinweise zu **den Grundladen dieser Aufgabe** finden Sie in der Datei [Hinweise-Polarisation](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Polarisation.md).\n",
"\n",
"---"
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"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
"\n",
" * Beobachten Sie das Streulicht durch einen Polarisationfilter z.B. von der Seite und von oben.\n",
"\n",
"**Hinweise zur Auswertung:**\n",
"\n",
" * Fügen Sie Ihrem Protokoll eine Beschreibung Ihres Vorgehens und Ihrer Beobachtungen bei.\n",
" * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einbinden können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb).\n",
" * Erklären Sie was Sie beobachten."
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"## Aufgabe 2: Charakterisierung von Licht unterschiedlicher Polarisation\n",
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"---\n",
"\n",
"Wichtige Hinweise zu **den Grundladen dieser Aufgabe** finden Sie in den Dateien [Hinweise-Doppelbrechung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md) und [Hinweise-VP](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md).\n",
"\n",
"---"
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"### Aufgabe 2.1: Versuchsaufbau und Durchführung"
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"**Hinweise zum Aufbau:**\n",
"\n",
" * Für Ihre Überlegungen stehen Ihnen die folgenden optischen Elemente zur Verfügung:\n",
" * Zwei Polarisationsfilter. Einen Filter können Sie als **Polarisationsfilter** (PF), den anderen als **Analysatorfilter** (AF) verwenden.\n",
" * Eine **Linse**, zur Fokussierung des Strahls.\n",
" * Ein **Farbfilter**.\n",
" * Mehrere **drehbar montierte Verzögerungsplatten** (VP). \n",
" * Achten Sie beim Strahlengang darauf, dass sich die Mitten der optischen Elemente auf der Strahlachse und ihre Ebenen senkrecht dazu befinden.\n",
" * Die Intensität des Lichts bestimmen Sie mit Hilfe der **durch ein Photozelle (PZ) angezeigten Spannung $U$**.\n",
" * Achten Sie drauf, keine Spannungen oberhalb des für das Messgerät ausgelegten maximalen Messbereichs von $U_{\\mathrm{max}}=4\\ \\mathrm{V}$ zu messen.\n",
" * Gerade bei weißem Licht empfiehlt es sich ggf. die Linse zu entfernen oder die Blende so weit zu schließen, dass das Maximum der Intensität zu einem Messausschlag unterhalb von $U_{\\mathrm{max}}$ führt.\n",
"\n",
"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
" \n",
" * Führen Sie Ihre **Untersuchungen zur linearen Polarisation sowohl mit weißem, als auch mit monochromatischem Licht** durch.\n",
" * Das monochromatische Licht können Sie mit dem zur Verfügung stehenden Farbfilter herstellen.\n",
" * Insgesamt handelt es sich um **zwei Messreihen**. \n",
" * Führen Sie Ihre **Untersuchungen zur zirkularen und elliptischen Polarisation nur mit monochromatischem Licht** durch.\n",
" * Beachten Sie die Hinweise zur Justierung der VP, in der Datei [Hinweise-VP](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md).\n",
" * Nehmen Sie die Untersuchungen **für zwei beliebige VP unterschiedlicher Dicke $d$** vor. \n",
" * Gehen Sie dann analog für ein $\\lambda/4$-Plättchen vor, dessen Abmessungen so sind, dass Sie **zirkular polarisiertes Licht** erhalten.\n",
" * Insgesamt handelt es sich um **drei Messreihen**. \n",
" * Nehmen Sie **für jede Messreihe 36 Messpunkte**, jeweils in Schritten von $5^{\\circ}$ zwischen $\\varphi=0\\ldots180^{\\circ}$ auf. "
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"### Aufgabe 2.2: Untersuchungen an linear polarisiertem Licht"
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"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
"\n",
" * Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$, die Sie **einmal mit weissem und einmal mit monochromatischem**, linear polarisiertem Licht aufgenommen haben. \n",
" \n",
"**Hinweise zur Auswertung:**\n",
"\n",
" * Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$ beider Messreihen **linear** auf und passen Sie an jede Messreihen das Modell aus Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.\n",
" * Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\\Delta U_{i}$ und $\\Delta\\varphi_{i}$ ab.\n",
" * Geben Sie jeweils die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:\n",
" * Den $\\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.\n",
" * Den *pull* des Parameters $U_{0}$ aus dieser Anpassung.\n",
" * Bestimmen Sie aus dem Wert für $U_{0}$ den Anteil des Lichts, der jeweils bei $\\varphi=\\pi/2$ noch zu beobachten ist. \n",
" * Die linearen Auftragungen der Datenpunkte sind für die Resultate Ihrer Messreihen maßgeblich. Sie können zusätzlich jeweils auch eine Auftragung in Polarkoordinaten vornehmen. "
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"### Aufgabe 2.3: Untersuchungen an zirkular polarisiertem Licht"
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"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
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" * Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$, die Sie mit zirkular polarisiertem Licht aufgenommen haben. \n",
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"**Hinweise zur Auswertung:**\n",
"\n",
" * Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$ **linear** auf und passen Sie das Modell aus Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.\n",
" * Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\\Delta U_{i}$ und $\\Delta\\varphi_{i}$ ab.\n",
" * Geben Sie die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:\n",
" * Den $\\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.\n",
" * Den *pull* des Parameters $U_{A}$ aus dieser Anpassung.\n",
" * Den $\\chi^{2}$-Wert der Anpassung einer Konstanten $U_{0}$ an die Datenpunkte.\n",
" * Diskutieren Sie ggf. die Ursachen für das Zustandekommen einer verbleibenden Modulation. "
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"### Aufgabe 2.4: Untersuchungen an elliptisch polarisiertem Licht"
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"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
"\n",
" * Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$, die Sie mit elliptisch polarisiertem Licht aufgenommen haben. \n",
"\n",
"**Hinweise zur Auswertung:**\n",
"\n",
" * Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \\varphi_{i})$ **linear** auf und passen Sie das Modell aus Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.\n",
" * Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\\Delta U_{i}$ und $\\Delta\\varphi_{i}$ ab.\n",
" * Geben Sie die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:\n",
" * Den $\\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.\n",
" * Den Wert für $\\Delta n$, den Sie aus Gleichung **(2)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) bestimmen können.\n",
" * Achten Sie auf eine adäquate Fortpflanzung der Unsicherheiten.\n",
" * Bestimmen Sie $\\Delta n$ aus beiden Messreihen und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse. "
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"## Aufgabe 3: Experimente mit polarisiertem Licht"
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"source": [
"**Hinweise zum Ablauf:**\n",
"\n",
" * Entfernen Sie für diese Aufgaben den Farbfilter aus dem Strahlengang.\n",
" * Bestrahlen Sie die entsprechenden Objekte mit weißem, linear polarisiertem Licht und beobachten Sie die durchstrahlten Objekte durch den AF. \n",
" * Drehen Sie den AF und beschreiben Sie, was Sie beobachten. \n",
" * Projizieren Sie hierzu das entstehende Bild an die Wand. \n",
"\n",
"**Hinweise zur Auswertung:**\n",
"\n",
" * Diese Aufgaben sind qualitativer Natur.\n",
" * Fügen Sie Ihrem Protokoll eine Beschreibung Ihres Vorgehens und Ihrer Beobachtungen bei.\n",
" * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einbinden können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb).\n",
Wichtige Hinweise zu **den Grundladen dieser Aufgabe** finden Sie in der Datei [Hinweise-Polarisation](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Polarisation.md).
* Beobachten Sie das Streulicht durch einen Polarisationfilter z.B. von der Seite und von oben.
**Hinweise zur Auswertung:**
* Fügen Sie Ihrem Protokoll eine Beschreibung Ihres Vorgehens und Ihrer Beobachtungen bei.
* Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einbinden können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb).
## Aufgabe 2: Charakterisierung von Licht unterschiedlicher Polarisation
---
Wichtige Hinweise zu **den Grundladen dieser Aufgabe** finden Sie in den Dateien [Hinweise-Doppelbrechung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-Doppelbrechung.md) und [Hinweise-VP](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md).
* Für Ihre Überlegungen stehen Ihnen die folgenden optischen Elemente zur Verfügung:
* Zwei Polarisationsfilter. Einen Filter können Sie als **Polarisationsfilter** (PF), den anderen als **Analysatorfilter** (AF) verwenden.
* Eine **Linse**, zur Fokussierung des Strahls.
* Ein **Farbfilter**.
* Mehrere **drehbar montierte Verzögerungsplatten** (VP).
* Achten Sie beim Strahlengang darauf, dass sich die Mitten der optischen Elemente auf der Strahlachse und ihre Ebenen senkrecht dazu befinden.
* Die Intensität des Lichts bestimmen Sie mit Hilfe der **durch ein Photozelle (PZ) angezeigten Spannung $U$**.
* Achten Sie drauf, keine Spannungen oberhalb des für das Messgerät ausgelegten maximalen Messbereichs von $U_{\mathrm{max}}=4\ \mathrm{V}$ zu messen.
* Gerade bei weißem Licht empfiehlt es sich ggf. die Linse zu entfernen oder die Blende so weit zu schließen, dass das Maximum der Intensität zu einem Messausschlag unterhalb von $U_{\mathrm{max}}$ führt.
**Hinweise zum Ablauf:**
* Führen Sie Ihre **Untersuchungen zur linearen Polarisation sowohl mit weißem, als auch mit monochromatischem Licht** durch.
* Das monochromatische Licht können Sie mit dem zur Verfügung stehenden Farbfilter herstellen.
* Insgesamt handelt es sich um **zwei Messreihen**.
* Führen Sie Ihre **Untersuchungen zur zirkularen und elliptischen Polarisation nur mit monochromatischem Licht** durch.
* Beachten Sie die Hinweise zur Justierung der VP, in der Datei [Hinweise-VP](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md).
* Nehmen Sie die Untersuchungen **für zwei beliebige VP unterschiedlicher Dicke $d$** vor.
* Gehen Sie dann analog für ein $\lambda/4$-Plättchen vor, dessen Abmessungen so sind, dass Sie **zirkular polarisiertes Licht** erhalten.
* Insgesamt handelt es sich um **drei Messreihen**.
* Nehmen Sie **für jede Messreihe 36 Messpunkte**, jeweils in Schritten von $5^{\circ}$ zwischen $\varphi=0\ldots180^{\circ}$ auf.
* Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$, die Sie **einmal mit weissem und einmal mit monochromatischem**, linear polarisiertem Licht aufgenommen haben.
**Hinweise zur Auswertung:**
* Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$ beider Messreihen **linear** auf und passen Sie an jede Messreihen das Modell aus Gleichung **(1)**[hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.
* Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\Delta U_{i}$ und $\Delta\varphi_{i}$ ab.
* Geben Sie jeweils die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:
* Den $\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.
* Den *pull* des Parameters $U_{0}$ aus dieser Anpassung.
* Bestimmen Sie aus dem Wert für $U_{0}$ den Anteil des Lichts, der jeweils bei $\varphi=\pi/2$ noch zu beobachten ist.
* Die linearen Auftragungen der Datenpunkte sind für die Resultate Ihrer Messreihen maßgeblich. Sie können zusätzlich jeweils auch eine Auftragung in Polarkoordinaten vornehmen.
* Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$, die Sie mit zirkular polarisiertem Licht aufgenommen haben.
**Hinweise zur Auswertung:**
* Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$ **linear** auf und passen Sie das Modell aus Gleichung **(1)**[hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.
* Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\Delta U_{i}$ und $\Delta\varphi_{i}$ ab.
* Geben Sie die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:
* Den $\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.
* Den *pull* des Parameters $U_{A}$ aus dieser Anpassung.
* Den $\chi^{2}$-Wert der Anpassung einer Konstanten $U_{0}$ an die Datenpunkte.
* Diskutieren Sie ggf. die Ursachen für das Zustandekommen einer verbleibenden Modulation.
* Für diese Aufgabe verwenden Sie, die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$, die Sie mit elliptisch polarisiertem Licht aufgenommen haben.
**Hinweise zur Auswertung:**
* Tragen Sie die Datenpunkte $(U_{i}, \varphi_{i})$ **linear** auf und passen Sie das Modell aus Gleichung **(1)**[hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) an.
* Schätzen Sie hierzu geeignete Unsicherheiten $\Delta U_{i}$ und $\Delta\varphi_{i}$ ab.
* Geben Sie die folgenden Ergebnisse Ihrer Untersuchungen in Ihrem Protokoll an:
* Den $\chi^{2}$-Wert der Anpassung des Modells an die Datenpunkte.
* Den Wert für $\Delta n$, den Sie aus Gleichung **(2)**[hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Polarisation/doc/Hinweise-VP.md) bestimmen können.
* Achten Sie auf eine adäquate Fortpflanzung der Unsicherheiten.
* Bestimmen Sie $\Delta n$ aus beiden Messreihen und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse.
* Entfernen Sie für diese Aufgaben den Farbfilter aus dem Strahlengang.
* Bestrahlen Sie die entsprechenden Objekte mit weißem, linear polarisiertem Licht und beobachten Sie die durchstrahlten Objekte durch den AF.
* Drehen Sie den AF und beschreiben Sie, was Sie beobachten.
* Projizieren Sie hierzu das entstehende Bild an die Wand.
**Hinweise zur Auswertung:**
* Diese Aufgaben sind qualitativer Natur.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll eine Beschreibung Ihres Vorgehens und Ihrer Beobachtungen bei.
* Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einbinden können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb).
