Physik III, WS 1992/93

Übung Nr. 11

Abgabetermin: 20. Januar 1993
Aufgabe 1: (5 Punkte)
Drei Linearpolarisatoren sind hintereinander senkrecht auf einer Achse angeordnet. Natürliches, unpolarisiertes Licht der Intensität $I_{e}$ fällt in Richtung dieser Achse auf den ersten Polarisator. Während die beiden äußeren Polarisatoren gekreuzt sind und festgehalten werden, rotiert der mittlere Polarisator mit der Frequenz $\omega$ um die Ausbreitungsachse (siehe Skizze). Wie groß ist die maximale Intensität des durchgehenden Lichtes und mit welcher Frequenz oszilliert diese ?

Aufgabe 2: (5 Punkte)
Linear polarisiertes Licht mit der Wellenlänge $\lambda=0,589 \; \mu m$ fällt auf ein Quarz- Plättchen, dessen optische Achse senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichtes zeigt. Der Winkel zwischen der Polarisationsebene des Lichtes und der optischen Achse beträgt $45^{o}$ (siehe Skizze). Die Hauptbrechungsindizes für Quarz sind $n_{o}=1,5443$ und $n_{ao}= 1,5534$. Wie dick muß das Quarz- Plättchen sein, damit die Polarisationsebene um $90^{o}$ gedreht wird ?

• Anmerkung: Im Zusammenhang mit dieser Aufgabe ist auf Seite 175 des Vorlesungs- Skripts ein Schreibfehler.

Aufgabe 3: (5 Punkte)
Zwei Prismen aus Kalkspat, die so geschnitten sind, daß die optische Achse einmal in der Zeichenebene, zum anderen senkrecht zur Zeichenebene verläuft, werden zusammengeklebt (siehe Skizze). Die Hauptbrechungsindizes für Kalkspat sind $n_{o}=1,6584$ und $n_{ao}= 1,4864$. Der Keilwinkel beider Prismen beträgt $\gamma = 15^{o}$. Ein unpolarisierter Lichtstrahl, der senkrecht zur optischen Achse des ersten Prismas einfällt, spaltet beim Durchgang durch dieses optische System in zwei Lichtstrahlen $S_{1}$ und $S_{2}$ auf. Wie groß ist der Winkel $\alpha$ zwischen den beiden austretenden Lichtstrahlen und wie sind diese Strahlen polarisiert ?

• Hinweis: Diskutieren Sie insbesondere die Anwendung des Brechungsgesetzes an der Grenzfläche der beiden Prismen.

Aufgabe 4: (5 Punkte)
Im Quarz tritt für linear polarisiertes Licht, das parallel zur trigonalen Achse läuft, eine Drehung der Polarisationsebene auf (siehe Vorlesung). Sie beträgt für Na- Licht ( $\lambda = 0.589 \; \mu m$) $21,7^{o}$ pro $cm$. Man kann diese Drehung durch den Unterschied der Geschwindigkeiten von links- und rechtspolarisierten Wellen erklären.
a) Wie groß ist der Unterschied der Brechungsindizes für links- und rechtspolarisiertes Licht ?
b) Wie groß ist der Unterschied der Phasengeschwindigkeit für links- und rechtspolarisiertes Licht ?