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Die Polarisation beschreibt die Schwingungsrichtung von Transversalwellen und ist ein entscheidendes Phänomen zur Unterscheidung von Licht- und Schallwellen.
Die Polarisation ist eine Eigenschaft von Wellen, die angibt, in welcher Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung die Schwingung erfolgt. Dieses Phänomen tritt ausschließlich bei Transversalwellen (Querwellen) auf, bei denen die Schwingung im rechten Winkel zur Ausbreitungsrichtung steht. Da Longitudinalwellen (Längswellen) wie der Schall in Ausbreitungsrichtung schwingen, können sie nicht polarisiert werden.
Natürliches Licht, beispielsweise von der Sonne oder einer Glühbirne, ist in der Regel unpolarisiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetischen Wellen statistisch verteilt in alle möglichen Richtungen senkrecht zum Lichtstrahl schwingen. Man kann sich das wie ein Seil vorstellen, das man in alle Richtungen gleichzeitig schüttelt.
Um linear polarisiertes Licht zu erzeugen, nutzt man einen Polarisationsfilter. Man kann sich diesen wie einen Lattenzaun vorstellen: Nur die Schwingungen, die parallel zu den Spalten des Zauns verlaufen, können hindurchtreten. Alle anderen Schwingungsanteile werden absorbiert oder reflektiert. Das Licht hinter dem Filter schwingt nun nur noch in einer einzigen Ebene.
Wird ein zweiter Polarisationsfilter, der sogenannte Analysator, in den Strahlengang gestellt, hängt die Lichtintensität von dessen Ausrichtung ab. Stehen die Durchlassrichtungen beider Filter parallel, passiert das Licht fast ungehindert. Stehen sie jedoch senkrecht zueinander (gekreuzte Polarisatoren), kommt es zur vollständigen Auslöschung des Lichts.
Polarisation kann auch durch Reflexion an nicht-metallischen Oberflächen wie Wasser oder Glas entstehen. Fällt Licht unter einem ganz bestimmten Winkel, dem Brewster-Winkel, auf eine solche Fläche, ist das reflektierte Licht vollständig linear polarisiert. Diesen Effekt nutzen Polarisationssonnenbrillen, um störende Blendungen von Wasseroberflächen zu minimieren.
In der Medizin und Chemie ist die optische Aktivität von Bedeutung. Bestimmte Stoffe, wie zum Beispiel Zuckerlösungen, besitzen die Eigenschaft, die Polarisationsebene von hindurchtretendem Licht zu drehen. Mit einem Polarimeter kann man diesen Drehwinkel messen und so auf die Konzentration der Substanz schließen.
