Lineares Polarisationsfilter und λ/4-Plättchen II.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

es hat etwas gedauert, mit dem zweiten Beitrag zur Zirkularpolarisation, in dem ich das Prinzip und den Aufbau eines Zirkularpolarisationsfilters beschreibe.

In meinem letzten Blogbeitrag habe ich experimentell gezeigt, wie sich die Intensität des polarisierten Lichts beim Passieren durch ein zweites lineares Polarisationsfilter in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert. Eine Lichtwelle wurde als eine sinusförmige Schwingung, vergleichbar mit der Schwingung eines angeregten Seils dargestellt.

Skizze einer horizontal und einer vertikal schwingenden Welle

Skizze einer horizontal und einer vertikal schwingenden Welle

Da gibt es aber einen Widerspruch. Würde sich eine Lichtwelle tatsächlich wie eine Seilwelle verhalten, würde schon ein geringfügiges Drehen eines Polarisationsfilters ausreichen, um den gesamten Lichtdurchgang zu sperren. Man hat aber gesehen, daß beim Verdrehen eines der Filter zunächst wenig passiert, dann aber geht es sehr schnell. Die Intensität, mit der das Licht die Polarisationsfilter passiert wurde mit Hilfe des Amplitudenvektors mathematisch beschrieben. Dazu wurde der Amplitudenvektor in seine horizontale und vertikale Komponente zerlegt. Die vertikale Komponente erwies sich als Maß für die Intensität des passierten Lichts. Man muß sich also von der Vorstellung frei machen, daß eine Lichtwelle einer mechanischen  Seilwelle sehr ähnelt. Das Modell der Seilwelle dient nur dem besseren Verständnis. Ich arbeite hier bewusst nicht mit magnetischen und elektrischen Feldvektoren, um die Sache nicht zu kompliziert zu machen. Wenn ich von Wellenvektoren spreche sind die elektrischen Feldvektoren gemeint.

Man kann, wie wir gesehen haben, eine linear polarisierte Lichtwelle, mit einer wie auch immer gearteten Orientierung, mathematisch in einen horizontalen und einen vertikalen Wellenanteil zerlegen.

 

Horizontale und vertikale Komponente einer polarisierten Welle.

Horizontale und vertikale Wellenanteile einer polarisierten Welle.

Beide Wellenanteile verlaufen genau synchron. Nun stelle man sich einmal gedanklich vor, eine der beiden Wellenanteile würde um ein viertel der Wellenlänge, also λ/4 versetzt laufen, wie im folgenden Bild zu sehen ist.

 

Zwei Teilwellen um lambda/4 versetzt.

Zwei Wellenanteile einer polarisierten Welle  um λ /4 versetzt mit den Wellenvektoren.

 

Diese beiden Wellenanteile verlaufen jetzt nicht mehr synchron. Kann man so etwas praktisch durchführen? Ja man kann. Und zwar, man ahnt es schon, mit einem λ/4-Plättchen. Wie funktioniert das?

Bei manchen Kunststoff-Folien können die Moleküle durch mechanisches Strecken in die Länge gezogen werden. Moleküle behindern das Licht beim Passieren und verlangsamen die Lichtgeschwindigkeit. Bei solch langgestreckten Molekülen ist es nicht egal, ob passierende Lichtwellen längs oder quer zur Streckrichtung schwingen, sie werden unterschiedlich stark abgebremst . Und so gelingt es, eine Gangunterschied mit solchen Kunststoffen zu erzeugen. Man kann die Dicke einer solchen Kunststoffschicht so bemessen, daß man genau einen Gangunterschied von λ/4 also ein Viertel Wellenlänge erhält, und schon haben wir unser λ/4-Plättchen.

Sind nun beide Wellenanteile um λ/4 gegeneinander versetzt, so führt der Wellenvektor eine schraubenförmige Rotationsbewegung durch. Daher wird die so polarisierte Lichtwelle zirkular polarisiert genannt.

Meine zeichnerischen Fähigkeiten sind leider zu begrenzt, die Rotation des Wellenvektors vernünftig darzustellen. Ich habe aber auf YouTube eine Animation gefunden, die diese Rotation sehr schön zeigt:

Man sieht zunächst die synchron laufenden Wellenanteile bei denen der Wellenvektor nicht rotiert , und danach die um λ/4 versetzten mit dem rotierenden Wellenvektor. Ich finde die Animation ganz hervorragend, dem Autor kann man nur gratulieren. (Zur Wiederholung unten ganz links das runde Pfeilsymbol anklicken).

Ein Zirkularpolarisationsfilter besteht nun aus einer Kombination aus  linearem Polarisationsfilter und nachgeschalteter λ/4-Folie. Man verwendet diese Art von Filter in der Fotografie und vor allen Dingen bei Sonnenbrillen.

Für die Mikrofotografie, ich hatte es im letzten Blogbeitrag erwähnt, benutzt man beide Komponente besser getrennt. Ein Zirkularpolarisationsfilter ersetzt hier also nicht das λ/4-Plättchen. Hier zwei Fotos von L-Weinsäure im polarisierten Licht, jeweils mit und ohne λ/4 Plättchen. Die L-Weinsäure wurde im Methylethyketon gelöst und bildete einen sehr dünne Kristallschicht auf dem Objektträger.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit λ/4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne λ/4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit λ /4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne L/Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne λ/Plättchen.

Wie man sieht, kann man mit einem  λ/4-Plättchen manchmal interessante Effekte erzielen. Als Folien sind die λ/4-Plättchen im Internet relativ preiswert zu bekommen.

 

Soviel für heute liebe Freunde der Mikrokristalle. Der nächste Blogbeitrag wird nicht so lange auf sich warten lassen. Es ist zur Abwechslung mal wieder ein Zucker bzw. ein Zuckerersatzstoff dran, den man sich leicht beschaffen kann. Es ist der Sorbit.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

p.s.

Wer Freude an schönen Bildern von Mikrokristallen hat, sie aber nicht selber fotografieren will, dem empfehle ich meinen neuen Kalender für 2017, der seit dem ersten Juni im Handel ist.

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Titel: Surreale Farbwelten-Mikrokristalle

Autor: Dieter Schenckenberg

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Lineares Polarisationsfilter und λ/4-Plättchen I.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

wie funktioniert ein λ/4-Plättchen in Kombination mit einem linearen Polarisationsfilter?.

In meinem letzten Blogbeitrag hatte ich Fotos mit dieser Filterkombination gezeigt und erwähnt, daß aus einem linearen Polarisationsfilter ein zirkulares wird, wenn man es mit einem λ/4-Plättchen kombiniert. Um zu beschreiben, was da passiert, müssen wir uns das Phänomen der Polarisation etwas näher anschauen. Da mein Blog von einer sehr breiten Leserschaft gelesen wird, möchte ich auch einige Begriffe erläutern, die physikalisch bewanderten Lesers natürlich vertraut  sind, manchem Leser aber nicht so sehr. Das Thema teile ich wegen des Umfangs in 2 Blogbeiträge auf.

Was Licht genau ist, kann niemand erschöpfend beantworten. Das ist schon einmal tröstlich. Lange hatte man sich Licht als Strahlen vorgestellt. Für die Berechnung von Linsen war und ist dieses Modell sehr dienlich. Manche physikalischen Eigenschaften des Lichts konnten  aber nicht mit dem Strahlenmodell erklärt werden. Dazu gehörte die Polarisation. Die Physiker ersannen daher ein anderes Modell für Licht, das Wellenmodell.  Damit ließ sich auch die Polarisation gut beschreiben.

Stellen wir uns vor, wir hätten einen Lattenzaun mit horizontal angeordneten Latten mit  Zwischenräumen. Durch einen der Zwischenräume spannen wir ein Seil, das wir an einer Wand hinter dem Lattenzaun befestigen. Das andere Ende regen wir an, indem wir es relativ schnell horizontal bewegen. Es entsteht eine horizontal schwingende Welle, die ungehindert den Lattenzaun passieren kann. Würden wir versuchen, das Seil vertikal zum Schwingen zu bringen, könnten die erzeugten Wellen den Zaun nicht passieren. Drehen wir den Lattenzaun aber um 90º, können nun die vertikal schwingenden Seilwellen den Zaun passieren.

Hier eine Skizze dazu:

Skizze einer horizontal und einer vertikal schwingenden Welle

Lichtwellen, wie sie z.B. von der Sonne kommen, führen sinusförmige Schwingen in alle möglichen Richtungen aus. Die in der Skizze dargestellten senkrechten und horizontalen Schwingungen sind also nur ein Ausschnitt aus dem gesamten  Schwingungsspektrum. Filtert man  aus den vielen Schwingungsebenen des natürlichen Lichts eine Schwingungsebene heraus, so spricht man von Polarisation. Die dazu verwendeten Filter nennen wir lineare Polarisationsfilter. Die Schwingungen der Wellen verlaufen rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung. Solche Wellen werden Transversal-Wellen genannt.

Soweit so gut. Was passiert aber, wenn man zwei Polarisationsfilter übereinander legt?  Besitzen beide Filter die gleiche Orientierung, besitzen also die Latten unserer Lattenzäune beide die genau gleiche Orientierung, so können wir erwarten, daß das in ersten Filter polarisierte Licht mit maximaler Intensität das zweite Polarisationsfilter passiert. Drehen wir eines der Filter um 90 ° so „kreuzen sich die Latten“ und sperren das Licht vollständig, die Intensität ist dann Null. Aber was passiert dazwischen?

Hierzu habe ich den folgenden Versuch durchgeführt: Auf ein Smartphone habe ich das Bild eines Winkelmessers geladen. Darüber habe ich eine Polarisationsfilterfolie gelegt, um polarisiertes Licht einer bestimmten Ebene zu erzeugen. (Prinzipiell ist das eigentlich nicht notwendig, denn das von einem Smartphone abgestrahlte Licht ist bereits polarisiert. Es hatte aber nicht die Schwingungsebene die ich wollte. Daher also die  Polarisationsfilterfolie). Über die Folie habe ich ein zweites Polarisationsfilter in Form eines zurecht geschnittenen Zeigers gelegt.

Und so sieht das Ganze im Ausschnitt aus: Der Zeiger steht auf 0º, beide Polarisationsfolien besitzen die gleiche Orientierung. Wir haben die maximale Intensität des passierenden Lichts. (Die leichte Abdunklung ist auf Absorptionsvorgänge der Folien zurückzuführen).

Winkel Null Grad

Winkel 0 Grad. Beide Polarisationsfilter besitzen die gleiche Orientierung. Maximale Intensität.

Im Weiteren habe ich den Zeiger um jeweils ca. 10º gedreht, man beachte die  Veränderung der Intensität:

 

Intensität des Lichts bei ca. 10 Grad.

Intensität des Lichts bei ca. 10 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 20 Grad Verschiebung.

Intensität des Lichts bei ca. 20 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 20 Grad Verschiebung.

Intensität des Lichts bei ca. 30 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 40 Grad Drehung

Intensität des Lichts bei ca. 40 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 50 Grad Drehung.

Intensität des Lichts bei ca. 50 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 60 Grad Drehung.

Intensität des Lichts bei ca. 60 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 70 Grad Drehung.

Intensität des Lichts bei ca. 70 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 80 Grad Drehung.

Intensität des Lichts bei ca. 80 Grad Drehung.

 

Intensität des Lichts bei ca. 90 Grad Drehung.

Intensität des Lichts bei ca. 90 Grad Drehung.

 

Im letzten Bild sind die Filter genau gekreuzt, kein Licht geht mehr hindurch, die Intensität ist Null. Welche Erkenntnisse kann man aus dem Experiment ziehen?

Bei der Betrachtung der Aufnahmen fällt auf, daß die Abnahme der Intensität nicht linear verläuft. Es geht langsam los und steigert sich dann sehr schnell. Und offensichtlich ist, daß der Winkel um den man eine Folie dreht, dabei von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Bei einer sinusförmig schwingenden Licht-Welle ist die Amplitude, also die maximale Auslenkung,  ein Maß für die Intensität des Lichts.

Sinusförmig schwingende Lichtwelle.

Sinusförmig schwingende Lichtwelle.

 

I = (Amplitude)² (1)

Man muss die Amplitude ins Quadrat setzen, da ihr Maximum sowohl positiv also auch negativ sein kann, wie die Grafik zeigt. Das Quadrat ist aber immer positiv. Der Amplitude kann der Zahlenwert der Auslenkung zugeordnet werden.  Sie besitzt aber auch eine Richtung, das ist der Ebenenwinkel, in der die Welle  schwingt. Damit ist die Amplitude einer Welle ein Vektor.

Ein kleiner Einschub: Es gibt im Wesentlichen zwei Arten physikalischer Größen, Skalare und Vektoren. Beispiel für eine skalare physikalische Größe: Der Temperatur in einem Raum, sagen wir 20º C kann man keine Richtung zuordnen. Die Richtung spielt für eine Temperaturangabe keine Rolle. Daher ist die Temperatur eine skalare Größe, die auf der Temperaturskala liegt. Beispiel für eine vektorielle physikalische Größe: Um einen Handwagen in eine bestimmte Richtung zu ziehen, benötigen wir eine Kraft. Diese Kraft hat einen bestimmten Betrag. Dazu gehört aber auch eine Richtung. Üben wir die Kraft in eine falsche Richtung aus, kommen wir nicht ans Ziel. Daher setzt sich die Kraft die auf den Wagen ausgeübt wird aus einem Betrag und einer Richtung zusammen. Solche Größen werden  Vektoren genannt. Vektoren werden grafisch durch einen Pfeil dargestellt. Die Länge gibt den Betrag der physikalischen Größe an, der Winkel die Richtung der wirkenden Größe.

Der Vektor der Amplitude ist im Folgenden durch einen roten Pfeil dargestellt. Dabei repräsentiert die Länge des Pfeils den Betrag der Intensität, sein Winkel gibt die Ebene an, in der die Lichtwelle schwingt. Beträgt der Winkel zwischen beiden Polarisationsfiltern 0º, so haben wir die maximale Durchlässigkeit Imax. In einem Koordinatensystem sieht das dann so aus:

 

Maximale Durchlässigkeit, Winkel 0 Grad.

Maximale Durchlässigkeit, Winkel 0º.

 

Verdrehen wir das Filter um 90º, wird der Lichtdurchgang vollständig gesperrt.

 

Vollständige Sperrung bei 90 Grad.

Vollständige Sperrung, Winkel 90º

 

 

Die Projektion des Amplituden-Vektors auf die senkrechte Achse ergibt die durchlässigen Anteile. Die Projektion auf die horizontale Achse ergibt die undurchlässigen Anteile.

 

Durchlässige- und undurchlässige Anteile ergeben sich aus der Projektion des Vektors auf die Koordinatenachsen.

Durchlässige- und undurchlässige Anteile ergeben sich aus der Projektion des Amplituden-Vektors auf die Koordinatenachsen.

Bei einem Winkel von 90º ist die Durchlässigkeit I = 0. Auch cos 90º ist 0.  Bei einem Winkel von 0º ist die Durchlässigkeit I = Imax.   und  cos 0º ist 1.  Wir können daher annehmen, daß der Zusammenhang zwischen Winkel und Durchlässigkeit durch die Cosinus-Funktion korrekt beschrieben wird. Gleichung (1) können wir dann folgendermaßen schreiben:

I = Imax · cos² ∝ (2)

Die mathematische Gleichung deckt sich mit unserer Beobachtung. Bei kleinen Winkeln passiert zunächst noch nicht viel, aber ab dann geht es sehr schnell mit der Abnahme der Licht-Intensität, es ist eine quadratische Abnahme.

Im zweiten Teil kommen wir dann zu unserem λ/4-Plättchen und zum Zirkularpolarisationsfilter.

Vorher aber noch einige Mikrofotos von Brenzcatechin. Dazu wurden einige Kristalle auf einem Objektträger im Methylethylketon gelöst. Nach wenigen Minuten setzt die Kristallisation ein. Vorsicht beim Umgang mit Brenzcatechin. Der Stoff ist giftig und die Kristalle verdampfen recht schnell!  Also nie offen stehen lassen! Nur mit  kleinen Mengen arbeiten.

 

Brenzcatechin im polarisierten Licht, ohne Lambda-Plättchen

Brenzcatechin im polarisierten Licht ohne λ/4-Plättchen.

 

Brenzcatechin im polarisierten Licht, mit Lambda/4-Plättch

Brenzcatechin im polarisierten Licht mit  λ/4-Plättchen.

 

Brenzcatechin im polarisierten Licht mit λ/4-Plättchen.

Brenzcatechin im polarisierten Licht ohne  λ/4-Plättchen.

 

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Brenzcatechin im polarisierten Licht mit λ/4-Plättchen.

Auch die folgenden Aufnahmen sind  Brenzcatechin. Das interessante daran ist, sie stammen, zusammen mit den oberen Aufnahmen, von einem einzigen Objektträger. Ich möchte damit zeigen, wie vielfältig die Motive von Mikrokristallen sein können.

 

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Brenzcatechin im polarisierten Licht ohne λ/4-Plättchen.

 

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Brenzcatechin im polarisierten Licht mit λ/4-Plättchen.

 

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Brenzcatechin im polarisierten Licht ohne λ/4-Plättchen.

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle. Im nächsten Blogbeitrag folgt der zweite Teil mit der Besprechung des λ/4-Plättchens und des Zirkularpolarisationsfilters.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

p.s.

Wer Freude an schönen Bildern von Mikrokristallen hat, sie aber nicht selber fotografieren will, dem empfehle ich meinen neuen Kalender für 2017, der seit dem ersten Juni im Handel ist.

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Titel: Surreale Farbwelten-Mikrokristalle

Autor: Dieter Schenckenberg

Hier die ISBN-Nummern:
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Cumarin ein Duft- und Geschmacksstoff für Mikrokristalle der Extraklasse.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,
vor etwa zehn Jahren und auch immer mal wieder danach, geriet das Cumarin in den Focus der Presse. Was war der Grund?
Weihnachtsgebäck, und hier besonders Zimtsterne wiesen teilweise einen unzulässig hohen Gehalt an Cumarin auf. Woher kam dieser Stoff? Cumarin ist Bestandteil vieler Naturprodukte. Auch in der Rinde des Zimtbaums ist es enthalten. Im Handel werden 2 Sorten von Zimt angeboten, der Ceylon-Zimt und der viel preiswerteren Cassia-Zimt der u.a. aus China und Indonesien kommt. Letzterer besitzt einen sehr viel höheren Cumarin-Gehalt als Ceylon-Zimt. Die Sorten kann man als Stangen, wenn man sie im Querschnitt betrachtet, voneinander unterscheiden. Beim Ceylon-Zimt sieht man mehrere Röhrchen, die ineinander geschoben sind, wogegen der Cassia-Zimt aus einem einzigen dickeren Röhrchen besteht.

Cumarin kann in höheren Konzentrationen zu Lebererkrankungen führen. Manche Menschen besitzen dafür eine besondere Disposition. Es ist daher verboten, Cumarin als Reinsubstanz in Nahrungsmitteln einzusetzen. Über das Gewürz Zimt zugeführt, hat der Gesetzgeber verschiedene Grenzwerte, abhängig vom Nahrungsmittel festgelegt. (Man darf sich allerdings fragen, wie ein Bäckermeister den Cumarin-Gehalt in seinen Zimtsternen ermitteln will). In der kosmetischen Industrie ist Cumarin als Duftstoff ohne Begrenzung zugelassen, es gibt lediglich ab einer bestimmten Konzentration eine Deklarationspflicht.

Der typische Geruch des Zimts rührt nicht primär vom Cumarin, sondern vom Zimtaldehyd her. Auch im Waldmeister-Aroma spielt das Cumarin eine Rolle. Den ganz typischen Geruch vom Cumarin findet man im frischen Heu.

Hier die chemische Formel:

Cumarin

Cumarin

Mikrokristalle von Cumarin zeichnen sich durch eine sehr vielfältige Farbenpracht unter dem Mikroskop im polarisierten Licht aus. Das gilt besonders, wenn man die Kristalle aus der Schmelze gewinnt. Dabei sollte man aber etwas beachten: Kühlt die Schmelze zu schnell ab, werden die Kristalle sehr fein und sind ziemlich unansehnlich. Man kann zur Gewinnung schöner Kristalle folgendermaßen vorgehen:

Auf einen Objektträger wenige Kristalle geben und mit einem Deckgläschen abdecken. Auf z.B. einer Herdplatte bis zum Schmelzen erwärmen. Cumarin schmilzt schon bei ca. 69 Grad Celsius. Nach dem Abkühlen findet man unter dem Mikroskop meist einen wenig farbigen Kristallbrei. Jetzt mit einem Föhn den Objektträger von unten vorsichtig erwärmen, bis die Kristalle wieder weitgehend, aber keinesfalls vollständig geschmolzen sind. Es kristallisieren meist wunderschöne Kristalle, die von der Form her wie Eisblumen am Fenster aussehen, und die unter dem Mikroskop im polarisierten Licht sehr prächtige Farben zeigen. Man kann diesen Vorgang mehrmals wiederholen und erhält immer wieder andere Farben und Formen.

Und hier ein paar Bilder, die auf diese Weise entstanden sind:

 

Cumarin_01

Cumarin_01

 

Cumarin_02

Cumarin_02

 

Cumarin_03

Cumarin_03

 

Cumarin_05

Cumarin_05

Im Chemikalienhandel kann man Cumarin nur kaufen, wenn man selbständig ist und über einen Sachkundenachweis verfügt. Vielleicht hilft bei Kleinstmengen ein Apotheker, wenn man ihm sagt, was man damit vorhat. Aus Zimtpulver läßt sich Cumarin nur mit relativ großem Aufwand isolieren.

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle. In meinem nächsten Blogbeitrag geht es um die Köhlersche Beleuchtung.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

 

 

 

 

 

 

 

 

„Umbau“ eines Schülermikroskops zum Polarisationsmikroskop

Hallo liebe Freunde der Mikrokristall-Fotografie.

Um Mikrokristalle so zu fotografieren, daß sie in prächtigen Farben erscheinen, benötigt man polarisiertes Licht.

Licht kann man sich als wellenförmige Schwingungen vorstellen. Diese Lichtwellen können horizontal oder vertikal oder in jeder anderen Ebene schwingen. Die folgende, etwas sehr simple Skizze soll das verdeutlichen. Sie zeigt eine horizontal und eine vertikal schwingende Welle, stellvertretend für das ganze Schwingungsspektrum:

Die rechts skizzierten Gitter sollen Polarisationsfilter darstellen. Polarisationsfilter lassen nur Licht einer Schwingungsebene passieren. Das obere Filter läßt nur den horizontal schwingenden Anteil des Lichts durch. Alle nicht horizontal schwingenden Lichtwellen werden zurückgehalten.

Im unteren Filter ist es umgekehrt. Hier werden nur die vertikal schwingenden Anteile des Lichts durchgelassen. Das untere Polarisationsfilter ist aber das gleiche Filter wie das obere, es ist nur um 90 Grad gedreht.

Packt man beide Filter zu einem Sandwich zusammen und zwar in den Durchlassebenen wie oben skizziert, wird alles Licht zurückgehalten. Dreht man dann das unteren Filter um 90 Grad, so daß seine Linien auch horizontal verlaufen, geht wieder horizontal schwingendes Licht durch die beiden Filter.

Die folgenden Fotos zeigen den Effekt. In den Fotos sind 2 Polarisationsfilter übereinander gelegt. Das untere ist eine Polarisationsfilter-Folie, das obere ein Polarisationsfilter für Fotoobjektive.

Im folgenden Bild sind die Filter so gedreht, daß sie Licht einer Schwingungsebene durchlassen:

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Lichtwellen einer Schwingungsebene passieren die beiden Filter

Dreht man eines der Filter um 90 Grad, das entspricht der Situation in der Skizze, kann kein Licht mehr die Filter passieren. Hier wurde das untere Filter gedreht:

Unteres Polarisationsfilter um 90 Grad gedreht, es passiert kein Licht mehr die Filter

Läßt man Licht durch ein Polarisationsfilter fallen, erzeugt man polarisiertes Licht, also Licht, das nur in einer Schwingungsebene schwingt. Es gibt chemische Substanzen, die in der Lage sind, die Ebene des polarisierten Lichts zu drehen. Bringt man solche Substanzen z. B. als Mikrokristalle zwischen 2 gekreuzte Polarisationsfilter, so werder sie vor schwarzem Hintergrund sichtbar. Durch sehr komplexe Vorgänge wie Doppelbrechung und  Interferenzerscheinungen entstehen zusätzlich prächtigen Farben.

Das Schülermikroskop muß also mit 2 Polarisationsfiltern ausgerüstet werden. Eine Polarisationsfilterfolie, (findet man im Internet, meist als 10×10 cm Folie, kostet ca. 15 Euro Stand 2015), wird entweder unter oder falls das nicht geht, auf den Objekttisch geklebt. Dieses Polarisationsfilter nennt man den Polarisator.

Polarisationsfilterfolie als Polarisator

Das zweite Polarisationsfilter, der Analysator, muß drehbar in der Nähe des Okulars angebracht werden. Hier zwei Varianten:

Ein passendes, drehbares Polarisationsfilter wird zwischen Kamera und Adapter geschraubt:

Adapter mit passendem Polarisationsfilter als Analysator

Das ist die teure Variante, aber es geht natürlich auch mit dem Schamstoffschlauch. Man klebt entweder ein passendes Polarisationsfilter oder Polarisationsfilterfolie auf den Schlauch. Man kann dann den ganzen Schlauch mit dem Analysator drehen. Für manche Digitalkameras gibt es aber auch passende aufschraubbare Filter, die sollten aber auch drehbar sein. Die schraubt man an das Kameraobjektiv und verbindet sie mit dem Schaumstoffschlauch wie früher beschrieben.

Polarisationsfilter auf Schaumstoffschlauch kleben

Polarisationsfilter auf Schaumstoffschlauch kleben

Es gibt sogenannte „Lineare Polarisationsfilter“ und „Zirkular-Polarisationsfilter“. Beide sind geeignet, Zirkular-Polarisationsfiltern müssen aber seitenrichtig eingesetzt werden. Man kann das testen, indem man beide Filter übereinander legt, sie ins Licht hält und eines der Filter dreht. Sind sie korrekt angeordnet sperren die Filter beim Drehen das Licht.

Als Beleuchtung eignen sich Tageslicht und Glühlampen. Leds sind ungeeignet.

So, liebe Frreunde der Mikrokristall-Fotografie, fototechnisch ist jetzt alles weitgehend geklärt. Im nächsten Beitrag geht es in die Küche zum Züchten der ersten Mikrokristalle.

Bis dahin eine schöne Zeit.

H-D-S