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Forum: "Polarisationsfolien bzw. -Gitter? "

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Polarisationsfolien bzw. -Gitter? neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: amann Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 11.09.2013 17:43:26

Wieso polarisieren Drahtgitter Mikrowellen und Polarisationsfolien (gestreckte Kunststofffolien mit parallel liegenden Kettenmolekülen drin) sichtbares Licht?
Im Internet sind einige falsche Abbildungen zu sehen, die wohl durch das mechanische Analogon Seilwellen am Gartenzaun inspiriert sind.
Bei Wikipedia lese ich, dass die Wellenkomponente absorbiert werde, bei der der E-Vektor parallel zu den Kettenmolekülen steht.
Das erscheint mir einsichtig, aber bei der Begründung waren wir Kollegen hier uns nicht sicher.
Wer von euch weiß mehr?


Die Antwortneuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: hbeilmann Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 11.09.2013 20:17:42

solltest du auch in jedem halbwegs vernünftigen Physikbuch für die Oberstufe nachlesen können

Die eintreffende Welle regt die Stäbe zu elektromagnetischen Schwingungen an. Die Stäbe wirken dadurch ihrerseits auch als Sender (Dipolstrahlung). Da die Eigenfrequenz der Stäbe aufgrund ihrer Länge deutlich kleiner ist als die Frequenz der eintreffenden Welle, ist die Phase ihrer erzwungenen Schwingung allerdings um 180° (pi) verschoben. Daraus folgt, dass sich einfallende Welle und abgestrahlte Welle hinter dem Gitter gegenseitig auslöschen (Wellenberg auf Wellental). Nur Komponenten der Welle, die senkrecht zu den Stäben stehen, kommen durch.

Da auch Licht unter Anderem eine elektromagnetische Welle ist, gilt dasselbe für Lichtwellen an optischen Polarisationsfiltern. Diese bestehen zwar nicht mehr aus Metall, die Polymerketten können aber genauso zu Schwingungen angeregt werden. In ihnen sind Iod-Atome eingelagert, das ergibt eine Struktur ähnlich der eines n-dotierten Halbleiters - sie wirken also wie seeehr dünne Drähte.

HTH,
hbeilmann


@hbeilmannneuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: amann Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 11.09.2013 21:41:11 geändert: 11.09.2013 21:49:41

vielen Dank! die Phasenverschiebung hatten wir vermutet, aber deine Begründung mit anregender Frequenz > Eigenfrequenz wusste keiner. Heißt das dann, dass es bei genügend niedriger Wellenfrequenz konstruktive Interferenz gibt?

Und die Polymerketten - da fehlen mir die Kenntnisse. Eben sehe ich im "halbwegs vernünftigen Physikbuch" (Metzler), das Jod mache die Moleküle leitfähig. Schwingen also die Elektronen in der Kette? Ich hatte es mir schon so zusammengereimt, dass die Elektronen entlang der Kohlenstoffketten ein schön langes Stück weit beweglich seien. In der Quantenphysik gibt's ja die Rechenaufgaben, wo solche Kettenmoleküle als langer eindimensionaler Potentialtopf angenommen werden ...


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von: hbeilmann Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 11.09.2013 23:19:54

Ja, es müsste so sein, dass bei entsprechender Wellenlänge dann die Welle verstärkt wird. Wir reden dann aber über Meter- oder Kilometerwellen, d.h. Radiofrequenzen der Mittel- bis Langwelle. Bei solch niedrigfrequenter Anregung ist die Amplitude der erzwungenen Schwingung allerdings recht klein. Lustig wirds, wenn die anregende Frequenz genau der Eigenfrequenz des Gitters entspricht, dann bekommen wir Resonanzphänomene ins Spiel. Die Phasenverschiebung ist dann pi/2, aber die Amplitude der erzwungenen Schwingung steigt dramatisch an.

Die Molekülketten funktionieren wie ein n-dotierter Halbleiter und leiten auch vergleichbar den elektrischen Strom. Es gibt in ihnen Atome mit gezieltem Elektronenüberschuss (sog. Donatoren, hier das Iod). Die überschüssigen Elektronen sind quasi frei beweglich bzw. nur schwach gebunden (dicht unterhalb des Leitungsbandes). Bei äußerer Anregung, z.B. durch die ankommende Welle, können sie sich bewegen, so dass ein Strom fließt. Die Leitfähigkeit dieser Polymerketten ist natürlich nicht ganz so gut wie in Metallen, aber gut genug, damit Dipolschwingungen entstehen können.


wenn wir schon dabei sind neuen Beitrag schreiben zur Forenübersicht   Seitenanfang
von: amann Userprofil anzeigen Nachricht senden erstellt: 12.09.2013 18:43:03

weißt du vielleicht auch, wie lang eine solche Polymerkette ist bzw. wie viele C-Atome hintereinander hängen?
Kann man das Ding dann als linearen Potentialtopf für Elektronen annähern?


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