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[[Datei:Polarisationsapparat hg.jpg|mini|hochkant|Polarisationsapparat nach ''[[Johann Gottlieb Nörrenberg|Nörrenberg]]'' für den Physikunterricht]]
Ein '''Polarisator''' ist ein Bauteil, das [[elektromagnetische Welle]]n, z. B. sichtbares Licht, mit einer bestimmten [[Polarisation]] aus nicht, teilweise oder anders polarisierten elektromagnetischen Wellen herausfiltert. Polarisatoren nutzen folgende Mechanismen, um die unterschiedlichen Polarisationen der einfallenden Wellen zu trennen: [[Dichroismus]] (auch: selektive [[Absorption (Physik)|Absorption]] genannt), [[Reflexion (Physik)|Reflexion]], [[Doppelbrechung]], [[Streuung (Physik)|Streuung]] und [[Beugung (Physik)|Beugung]].

Polarisatoren, die eine linear polarisierte elektromagnetische Welle erzeugen, werden '''Linearpolarisatoren''', auch '''linearer Polarisator''', genannt. Das [[Gesetz von Malus]] beschreibt quantitativ die Aufteilung linear polarisierter Strahlung in die beiden Komponenten. Analog dazu bezeichnet man Polarisatoren, die zirkular polarisiertes Licht erzeugen, als '''Zirkularpolarisator'''.

Polarisatoren sind für die Funktion der [[Flüssigkristallanzeige]]n von [[Computermonitor]]en und [[Mobiltelefon]]en unverzichtbar. [[Polarisationsmikroskop]]e und viele Methoden der [[Spektroskopie]] setzen Polarisatoren ein, um den Einfluss der Probe auf die Polarisation des Lichts zu untersuchen. In der Fotografie werden [[Polarisationsfilter]] eingesetzt, um Reflexe an Glasscheiben zu vermindern oder das Blau des Himmels intensiver erscheinen zu lassen. Auch in einigen Sonnenbrillen werden sogenannte Polarisationsgläser eingesetzt, die den gleichen Effekt haben. Diese sind bei Anglern beliebt, da sie die Spiegelungen der Wasseroberfläche vermindern und somit Fische leichter lokalisierbar machen.

Ein Polarisator, der benutzt wird, um vorhandene Polarisation festzustellen oder zu messen, heißt auch '''Analysator'''.

== Funktionsweise ==
{{Lückenhaft|Polarisation durch Streuung und Beugung fehlt}}
Ein Polarisator filtert einfallende Strahlung so, dass nur Strahlung mit einer Polarisationsrichtung seinen Ausgang verlässt. Dies lässt sich mit unterschiedlichen physikalischen Effekten erreichen. Bei manchen dieser Prinzipien gelangt der Anteil der Strahlung, der eine unpassende Polarisationsrichtung hat, an einen zweiten Ausgang. Bei anderen Prinzipien absorbiert das Bauteil diesen Anteil.

=== Polarisation durch Dichroismus ===
{{Belege fehlen}}
{{Hauptartikel|Polarisationsfilter}}
Ein dichroitischer Polarisator, ein Polarisator, der auf dem [[Dichroismus]] basiert, [[Absorption (Physik)|absorbiert]] die beiden Komponenten von linear polarisiertem Licht stark asymmetrisch, das heißt, eine der Komponenten wird stark absorbiert, die andere im Wesentlichen transmittiert.

Bei Polarisatoren aus dichroitischen Kristallen hängt die Absorption von der Polarisationsrichtung relativ zur [[Optische Achse (Kristalloptik)|optischen Achse]] ab. Durch einfaches Drehen dieser Kristalle lässt sich erreichen, dass nur die gewünschte Polarisationsrichtung durchgelassen wird.
Die Kosten für solche Einkristalle steigen jedoch mit zunehmender Kristallgröße erheblich, so dass für großflächige Polarisatoren nach Alternativen gesucht wurde. Einen dieser alternativen Polarisatoren entwickelte [[Edwin Herbert Land]]. Er basierte auf der parallelen Anordnung von nadelförmigen dichroitischen [[Herapathit]]-[[Kristallit]]en auf einer Folie, der sogenannten [[J-Folie]] (engl. {{lang|en|J-sheet}}, ca. 1930).

Nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert die sogenannte [[H-Folie]] ({{lang|en|H-sheet}}, Edwin Herbert Land, 1938). Sie besteht aus einer [[Polyvinylalkohol]]-Folie (PVA), deren [[Konjugation (Chemie)|konjugierte]] Ketten [[Chromophor]]e darstellen, also Licht absorbieren. Durch [[Dotierung]] mit [[Jod]] entstehen in den Ketten [[Löcherleitung|bewegliche Löcher]], was die Absorption für Licht, das parallel zu den Ketten polarisiert ist, aus dem UV-Bereich in den sichtbaren Bereich verschiebt. Eine parallele Ausrichtung der zunächst ungeordneten Ketten erreichte Land, indem er die PVA-Folie in einer Richtung streckte („reckte“). Heutzutage werden anstelle von PVA-Folien auch Folien aus [[Zellulosehydrat]] genutzt (vgl. [[Polarisationsfilter]]).

=== Polarisation durch Doppelbrechung ===
Polarisatoren, deren Wirkung auf den [[Doppelbrechung|doppelbrechenden Eigenschaften]] der verwendeten Materialien basiert, werden allgemein als [[Polarisationsprisma|Polarisationsprismen]] bezeichnet. Bei doppelbrechenden Materialien hängt der [[Brechungsindex]] von der Polarisation des Lichtes ab, daraus folgt, dass Licht unterschiedlicher (linearer) Polarisation unterschiedlich gebrochen wird, das heißt, die senkrecht zueinander polarisierten Anteile des Lichtes nehmen unterschiedliche Wege durch das Material und können auf diese Weise getrennt werden.

Die in der Praxis üblicherweise verwendeten doppelbrechenden Polarisatoren sind Prismen vom [[Nicol-Typ]], z. B. [[Nicol-Prisma]], und die [[Glan-Typ]]-Prismen, z. B. [[Glan-Thompson-Prisma]], die erstere in modernen Anwendungen aufgrund besserer Eigenschaften weitgehend verdrängt haben. Zudem gibt es noch ältere Polarisationsprismen, bei denen beide Polarisationen aus der Endfläche in unterschiedlichen Winkeln austreten und daher als Strahlteiler wirken, hierzu zählt unter anderem das [[Rochon-Prisma]].
Darüber hinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer polarisierender Prismen, die sich vorrangig in der Anordnung der doppelbrechenden Kristalle unterscheiden. Aus der Anordnung ergibt sich auch, ob nur eine bestimmte Polarisation oder ob beide Strahlen in unterschiedlichen Austrittswinkeln das Gesichtsfeld erreichen.

<gallery mode="packed" class="center" caption="Strahlenverlauf in ausgewählten Polarisationsprismen">
Wollaston Prism DE.svg|Wollaston-Prisma
Rochon Prisma DE.svg|Rochon-Prisma
Nicols prism DE.svg|Nicols-Prisma
Glan-Thompson prism DE.svg|Glan-Thompson-Prisma
</gallery>

Polarisatoren, bei denen beide Polarisationen im Gesichtsfeld erscheinen, sind:
* [[Hofmann-Prisma]]
* [[Soret-Prisma]]
* [[Wollaston-Prisma]]
** [[Nomarski-Prisma]]
** [[Rochon-Prisma]]
** [[Sénarmont-Prisma]]

Polarisatoren, bei denen nur eine Polarisation im Gesichtsfeld erscheint, sind:
* Nicol-Typ bzw. Nicol-Prismen
** [[nicolsches Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
** [[verkürztes nicolsches Prisma]]
** [[nicolsches Prisma mit geraden Endflächen]]
** [[ahrenssches Nicol-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
** [[thompsonsches Prisma]]
** [[Nicol-Halle-Prisma]] (nach [[Bernhard Halle]])
** [[Hartnack-Prażmowski-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
** [[Foucault-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
* Glan-Typ bzw. Glan-Prismen: Zeichnen sich durch zur optischen Achse geschliffene Einfallsflächen aus.
** [[Glan-Thompson-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics">{{Literatur |Autor=Michael Bass, Casimer Decusatis, Vasudevan Lakshminarayanan, Guifang Li, Carolyn MacDonald, Virendra Mahajan, Eric Van Stryland |Titel=Handbook of Optics, Volume I |Auflage=3. |Verlag=McGraw Hill Professional |Datum=2009 |ISBN=978-0-07-149889-0 |Seiten=13.8ff}}</ref>
** [[Glan-Foucault-Prisma]]
*** [[Glan-Taylor-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
** [[Lippich-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" /> (nach [[Ferdinand Franz Lippich]] (1838–1913))
*** [[Marple-Hess-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
** [[Frank-Ritter-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />
* Prismen bestehend aus 3 oder mehr Teilprismen
** [[Ahrens-Prisma]]
* [[Feußner-Prisma]]<ref name="HandbookOfOptics" />: Hier wird die Polarisation durch eine dünne Schicht aus doppelbrechendem Material erzeugt

=== Polarisation durch Reflexion ===
[[Datei:Brewster-polarizer-de.svg|mini|Schema eines auf dem Brewster-Winkel basierenden Polarisators. Um den Grad der Polarisation zu erhöhen, sind mehrere Einzelpolarisatoren hintereinander platziert]]
Fällt unpolarisiertes Licht unter dem [[Brewster-Winkel]] auf eine Glasplatte, ist der reflektierte Teil linear, und zwar senkrecht zur Einfallsebene des Lichtes, polarisiert. Der transmittierte Anteil ist nur teilweise polarisiert. Lässt man dieses Licht jedoch durch mehrere Platten unter dem Brewster-Winkel laufen, lässt sich auch dieser Anteil linear polarisieren. Die Polarisationsebene ist hierbei parallel zur Einfallsebene.

Elektromagnetische Wellen im Zentimeter- bis Mikrometerbereich lassen sich mit einem [[Drahtgitterpolarisator]] polarisieren. Dieser wirkt für die (elektrische) Polarisationskomponente parallel zu den Drähten wie ein vollflächiger Metallspiegel, für die senkrechte Komponente ist er als Isolator durchsichtig.

Auch zirkular polarisiertes Licht lässt sich durch spezielle Reflexion erzeugen. Beispielsweise kann einfallendes, 45° linear polarisiertes Licht durch [[Totalreflexion]] in einem Glaskörper spezieller Geometrie in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt werden, siehe [[fresnelsches Parallelepiped]].

{{Absatz}}




== Anwendungen ==

=== Optik ===
Neben der Erzeugung von polarisiertem Licht können Polarisatoren auch als [[Filter (Optik)|Filter]] dienen. So kann beispielsweise eine Kombination von zwei drehbar hintereinander gebauten Polarisatoren als „variabler Abschwächer“ von unpolarisiertem Licht Verwendung finden.<ref>{{Webarchiv|url=https://www.lasercomponents.com/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/lco/abschwaecher_variabel.pdf |wayback=20200216112850 |text=Datenblatt }} (PDF; 347 kB) zum Glan-Taylor-Polarisator als variabler Abschwächer</ref>
Auch in der Fotografie werden Polarisationsfilter eingesetzt, siehe [[Polarisationsfilter]]. Dabei wird eine bestimmte Polarisationskomponente herausgefiltert, um beispielsweise unerwünschte Reflexionen auf Gewässern oder Glasscheiben abzuschwächen.

Eine weitere Anwendung von Polarisatoren findet sich in [[Polarisationsmodulator]]en.

=== Polarimetrie ===
In der [[Analytische Chemie|Analytik]] werden Polarisatoren immer paarweise in [[Polarimeter]]n verwendet, um über den Drehwert den Gehalt oder die [[Stoffreinheit|Reinheit]] einer [[Optische Aktivität|optisch aktiven]] Substanz zu bestimmen.

=== Satellitenempfangsanlagen ===

Polarisatoren werden auch in [[Satellit (Raumfahrt)#Aufgaben|Satellitenempfangsanlagen]] eingesetzt; wobei in entsprechenden Beschreibungen und im Techniker-Sprachgebrauch oft auch der englischsprachige Begriff ''polarizer'' verwendet wird. Ein Polarisator dient bei einer Empfangsanlage mit nur einem [[Rauscharmer Signalumsetzer|LNB]]-Erreger dazu, auch den Empfang von Frequenzen in einer anderen elektromagnetischen Polarität (x/y) zu ermöglichen. Dabei dreht der Polarisator das von einem Satellitenspiegel konzentrierte elektromagnetische Feld stufenlos in jene optimale Position. So wird beim Empfang durch den LNB-Erreger die größtmögliche Feldstärke und die beste Kreuzmodulations-Entkopplung ermöglicht. Der gewünschte Drehwinkel (vgl. [[Skew (Satellit)|Skew]]) wird vom Sat-Receiver durch analoge oder digitale Steuersignale vorgegeben.

Sat-Empfangsanlagen mit Polarisator eignen sich daher besonders für Sat-Drehanlagen, welche eine stufenlose Anpassung der Polarisation je Satellitenposition benötigen. Polarisatoren werden bei feststehenden Sat-Empfangsanlagen heute durch kostengünstige LNB mit zwei integrierten Erregerantennen in x/y-Anordnung aufgehoben.
[[Datei:Polarizer.jpg|mini|Polarisationssteuerung durch einen drehbaren Reflektor]]
[[Datei:Magnetic Polarizer.jpg|mini|Polarisationssteuerung durch magnetisierten Ferritstab]]
Es gibt drei wesentliche Bauformen von Polarisatoren, die in Satellitenempfangsanlagen eingesetzt werden:
# Mechanische: Die gewünschte Polarität wird durch eine kleine drehbare Dipolantenne selektiert.
# Magnetische: Element der [[Parabolantenne]], welches aus einer Spule und einer zirkularen Wellenführung besteht. Der Strom in der Spule erzeugt in einem Ferritstab ein magnetisches Feld, welches in der Lage ist zu polarisieren. Mit dieser Technik ist es möglich, einen Kanal einer Polarität zu empfangen, während man einen Kanal einer anderen Polarität unterdrückt.
# Mechanische Drehvorrichtungen, welche ein gesamtes LNB in eine zum Empfang gewünschte Polarisation drehen.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=[[Jean M. Bennett]]
|Hrsg=[[Michael Bass (Physiker)|Michael Bass]], Casimer Decusatis, Vasudevan Lakshminarayanan, Guifang Li, Carolyn MacDonald, Virendra Mahajan, Eric Van Stryland
|Titel=Polarizers
|Sammelwerk=Handbook of Optics
|Band=Volume I
|Auflage=3.
|Verlag=McGraw Hill Professional
|Datum=2009
|ISBN=978-0-07-149889-0
|Seiten=13.1 ff.
|Kommentar=umfangreiche Zusammenstellung zu allen möglichen polarisierenden Prismen}}
* {{Literatur
|Autor=Hans Dodel, Sabrina Eberle
|Titel=Satellitenkommunikation
|Auflage=2.
|Verlag=Springer-Verlag
|Ort=Berlin
|Datum=2007
|ISBN=978-3-540-29575-4
|Online=https://books.google.de/books?id=r_cmBAAAQBAJ}}
* {{Literatur
|Titel=Polarisator
|Hrsg=Ulrich Kilian u. Christine Weber|Sammelwerk=Lexikon der Physik
|Verlag=Spektrum Akademischer Verlag |Datum=2003 |ISBN=978-3-860-25296-3
|Online=https://www.spektrum.de/lexikon/physik/polarisator/11471}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Polarization (waves)|Polarisator}}
* Kenneth R. Spring, Thomas J. Fellers, Michael W. Davidson: ''[https://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/prismsandbeamsplitters.html Introduction to Prisms and Beamsplitters].'' 1. August 2003, abgerufen am 17. Januar 2010.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Polarisator| ]]

Polarisator - Versionsgeschichte

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