Der Brewsterwinkel - Polarisation durch Reflexion (EINFACH erklärt!)
Think Logic
https://www.youtube.com/watch?v=D38HFVKjM04

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 so in diesem Video werde ich dir den sogenannten broster Winkel erklären und dafür schauen wir uns diese Situation hier an wir haben einen Grenzübergang
0:07 von zwei verschiedenen Medien wenn wir jetzt einen Lichtstrahl auf diesen Grenzübergang schicken dann wird ein Teil von diesem Licht reflektiert werden
0:17 und ein Teil vom Licht durchdringt die Oberfläche und wird gebrochen und wenn jetzt dieser einfallene Lichtstrahl einen ganz bestimmten Einfallswinkel hat
0:26 nämlich diesen brosterwinkel dann ist dieser flektierte Lichtstrahl polarisiert also wenn wir hier den sogenannten broster Winkel
0:36 haben dann können wir damit polarisiertes Licht erzeugen schauen wir uns zuerst mal an wie wir diesen Bru der Winkel berechnen können und dafür
0:44 brauchen wir die beiden Brechungsindizes von diesen Medien das heißt einmal den Brechungsindex vom ersten Medium und einmal den Brechungsindex vom zweiten
0:53 Medium sagen wir mal beispielsweise dass wir dass das erste Medium Luft ist und das zweite Medium Wasser dann hab wir hier ein Brechungsindex von 1 und hier
1:02 unten einen Brechungsindex von 1,33 so und jetzt wollen wir den broster Winkel für diesen Grenzübergang berechnen und das funktioniert
1:13 folgendermaßen und zwar gilt folgende Formel der Tangens vom brosterwinkel ist gleich N2 diviert durch N1 das heißt also der
1:27 Booster Winkel der ist der akkustangens von n2/ Dur N1 wenn wir das jetzt hier einsetzen N2 ist 1,33 ein1 ist 1 dann solltest du
1:41 ungefähr auf einen Winkel von 53° kommen das heißt wenn wir dieses Licht in einem Einfallswinkel von 53° auf diese grenzoberfläche schicken dann ist der
1:52 reflektierte Strahl polarisiert und wir wollen uns jetzt überlegen warum das denn der Fall ist und da werden wir dann auch auf diese Form hier kommen also
2:02 schauen wir uns diese ganze Situation mal an der einfallende Lichtstrahl der ist natürlich unpolisiert das heißt das elektrische Feld von diesem Lichtstrahl
2:11 das schwingt in beide Polarisationsrichtungen und das symbolisieren wir folgendermaßen das elektrische Feld das schwingt sowohl in
2:19 der Zeichenebene so in diese Richtung als auch in die Zeichenebene hinein und wieder hinaus und das symbolisieren wir durch so einen Punkt also der
2:30 einfallende Lichtstrahl der ist unpolarisiert der schwingt in beide Richtungen und das gleiche gilt auch für diesen gebrochenen Lichtstrahl der ist
2:38 auch unpolarisiert der reflektierte Lichtstrahl der haben wir ja gesagt der ist jetzt polarisiert der schwingt nur
2:47 noch in die Zeichenebene hinein und wieder hinaus der schwingt nicht mehr in diese Richtung und wir wollen uns jetzt überlegen warum ist das so dazu musst du
2:57 dich zurückerinnern wodurch entsteht denn dieser reflektierte Lichtstrahl der entsteht dadurch da in dieser Grenzfläche die Atome zum Schwingen
3:06 angeregt werden und diese Schwingungen das sind schwingende Dipole die gehen wieder elektromagnetische Strahlung ab und das ist genau dieser reflektierte
3:15 Lichtstrahl in welche Richtung schwingen denn diese Atome die Schwingen genau in die Richtung des elektrischen Feldes von diesem gebrochenen Lichtstrahl schauen
3:26 wir uns diese Richtung mal an einmal in die Bildebene hinein und wieder heraus und genau in diese Richtung genau im rechten Winkel zu diesem gebrochenen
3:36 Lichtstrahl das kannst du hier erkennen und jetzt musst du dich nur noch an die Abstrahlung von so einem Dipol erinnern ein Dipol der z.B auf und abschwingt der
3:47 gibt ja nur in diese Richtungen elektromagnetische Wellen ab der gibt keine Strahlung nach oben oder nach unten ab und genau das haben wir hier
3:56 wir haben hier einen Lipo der in diese Richtung schwingt das heißt er gibt keine Strahlung in diese Richtung ab das heißt also dass jene Dipole die in der
4:07 Zeichenebene in diese Richtung schwingen keine Strahlung in Richtung der reflektierten Welle abgeben und das bedeutet dass diese Welle dass diese
4:17 reflektierte Welle keine Polarisation in der Zeichenebene haben kann der wichtigste Punkt ist jetzt dass diese Schwingung von den Dipolen genau
4:29 inicht Richtung des reflektierten Strahls zeigt und das ist genau dann der Fall wenn wir zwischen reflektiertem Strahl und gebrochenem Strahl einen
4:38 rechten Winkel haben so und mit dieser Bedingung dass wir hier einen rechten Winkel haben müssen mit der können wir jetzt anfangen zu rechnen und zwar muss
4:47 jetzt nämlich folgendes gelten Alpha also der Einfallswinkel plus den brechungswinker + 90° müssen 180° ergeben wie kommen wir auf diese
5:01 Bedingung du weißt natürlich dass dieser Winkel hier 180° ist und dieser Winkel der besteht aus dem Reflexionswinkel der ist ja gleich dem
5:11 Einfallswinkel plus den 90° plus den Brechungswinkel plus Bet und das muss 180° ergeben also so kommen wir auf diese Bedingung und jetzt können
5:24 wir natürlich bei dieser Gleichung auf beiden Seiten 90 abziehen dann steht hier Alpha + Beta = 90 oder Beta = 90- Alpha
5:39 und jetzt verwenden wir einfach das Brechungsgesetz das Brechungsgesetz das besagt das N1 mal dem Sinus vom Einfallswinkel
5:50 = N2 mal dem Sinus vom Brechungswinkel ist und der Brechungswinkel der ist ja 90- Alpha in dieser Situation das können wir
6:00 hier einsetzen Sinus von 90- Alpha und der Sinus von 90- irgendeinem Winkel ist gleich der Cosinus von diesem Winkel das heißt hier steht dann
6:16 N1 Sinus alpha= N2 Cosinus Alpha und jetzt dividieren wir einfach dieses N1 auf die rechte Seite den Cosinus auf die linke
6:28 Seite steht hier Sinus Alpha dividier durch Cosinus Alpha ist g N2 div dur N1 und Sinus durch Cosinus ist ganz einfach der
6:42 Tangens das heißt der Tangens von Alpha ist g n2/ N1 und das ist ja genau die Formel die wir hier oben verwendet haben also so kann man sich erstmal diese
6:56 Formel herleiten und so kann man sich auch erklären warum dieser reflektierte Lichtstrahl dann polarisiert ist und wass du dir jetzt noch weitere Videos
7:05 zur Optik anschauen willst dann verlinke ich dir die Playlist wo du diese Videos finden kannst unten in der Videobeschreibung