Techniklexikon

Polarisationsprisma

Optik, Bezeichnung für eine Prismen-Untergruppe. Diese optische Einrichtung besteht im allgemeinen aus zwei (eventuell miteinander verkitteten) Teilprismen, die aus einem optisch einachsigen doppelbrechenden Kristall hergestellt werden und der Erzeugung (Polarisator) oder Analyse (Analysator) von linear polarisiertem Licht dienen. Neben dem Glan-Thompson-Prisma ist das Nicolsche Prisma das bekannteste Polarisationsprisma (siehe Abb. 1): in Richtung der optischen Achse hat die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von ihrem Polarisationszustand den Wert c_o = c / n_o; c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und n_o die Brechzahl von Kalkspat. Das senkrecht zur optischen Achse laufende Licht bewegt sich ebenfalls mit c_o fort, wenn der elektrische Feldvektor senkrecht zur optische Achse steht. Dieser Strahl wird als ordentlicher bezeichnet (o) und seine Ausbreitung durch Kugelwellen beschrieben. Ist der Feldvektor dagegen parallel zur optischen Achse orientiert, so breitet sich dieser sogenannte ausserordentliche Strahl (e) mit einer höheren Geschwindigkeit c_e aus. Für Kalkspat gilt c_e = 1,116 c_o. Die Ausbreitung wird in diesem Fall durch Ellipsoidwellen beschrieben. Der in das Nicolsche Prisma unter einem bestimmten Winkel bezüglich der optischen Achse einfallende unpolarisierte Strahl spaltet sich in zwei zueinander senkrecht schwingende, aber zunächst noch in gleicher Richtung laufende Wellen o und e auf. Im Gegensatz zum e-Strahl folgt der o-Strahl dem Snelliusschen Brechungsgesetz und wird dabei stärker gebrochen (siehe Abb.). Der o-Strahl, für den die Brechzahl des Kittes etwas kleiner sein muss als die des Kalkspates, trifft an der Kittschicht unter einem Winkel auf, der grösser ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion und wird in Richtung der geschwärzten Fassung reflektiert und dort absorbiert. Der e-Strahl dagegen durchdringt unabgelenkt das zweite Teilprisma, und der austretende Strahl ist parallel zur optischen Achse polarisiert. Für einige Anwendungen benötigt man die beiden senkrecht zueinander polarisierte Strahlen, und ihre räumliche Trennung kann in der von Rochon, Wollaston oder Senarmont angegebenen Doppelprismenform durchgeführt werden (siehe Abb. 2a-c).

Polarisationsprisma 1: Verlauf des ausserordentlichen (o) und des ordentlichen Strahles (e) beim Nicolschen Prisma.

Polarisationsprisma 2: Strahlverlauf beim a) Rochon-, b) Wollaston- und c) Sénarmont-Polarisationsprisma. e: ordentlicher Strahl, o: ausserordentlicher Strahl, : optische Achse in Zeichenebene, : optische Achse senkrecht zur Zeichenebene.