Wie funktioniert zirkulare Polarisation?

Zirkulare Polarisation

Zirkularpolarisation ist eine Art der Polarisation elektromagnetischer Wellen, bei der das elektrische Feld der vorbeilaufenden Welle mit der Frequenz der Welle kreisförmig rotiert und dabei eine konstante Amplitude beibehält. Diese Rotation kann in zwei Richtungen erfolgen: im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, was zu rechtsdrehender Zirkularpolarisation (RHCP) bzw. linksdrehender Zirkularpolarisation (LHCP) führt.

Phänomen der zirkularen Polarisation

Zirkulare Polarisation tritt auf, wenn zwei linear polarisierte Wellen gleicher Amplitude um 90 Grad phasenverschoben kombiniert werden. In Ausbreitungsrichtung betrachtet, beschreibt die Vektorsumme der elektrischen Felder einen Kreis über eine volle Wellenlänge, was zu einer spiralförmigen Wellenfront führt.

Die zirkulare Polarisation kann mathematisch wie folgt beschrieben werden:

• Das rechtszirkular polarisierte Licht hat einen elektrischen Feldvektor, der sich für einen der Quelle zugewandten Beobachter im Uhrzeigersinn dreht.
• Das linkszirkular polarisierte Licht rotiert gegen den Uhrzeigersinn.

Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht

Zirkular polarisiertes Licht kann durch verschiedene Methoden erzeugt werden, beispielsweise:

• Leiten von linear polarisiertem Licht durch eine Viertelwellenplatte in einem 45-Grad-Winkel zur optischen Achse der Platte.
• Verwendung von Zirkularpolarisationsfiltern, die oft aus einem linearen Polarisator und einer darauffolgenden Viertelwellenplatte bestehen.
• Auch die Reflexion von Licht von einer Oberfläche im Brewster-Winkel kann eine zirkulare Polarisation hervorrufen.

Anwendungen der Zirkularpolarisation

Zirkulare Polarisation wird häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Kommunikation: Bei der Satellitenkommunikation wird Polarisation verwendet, um zwischen Signalen zu unterscheiden und Störungen zu reduzieren.
• Augenheilkunde: Zirkular polarisiertes Licht kann zur Reduzierung reflektierter Blendung in Brillengläsern verwendet werden.
• 3D-Kinematographie: 3D-Brillen nutzen die zirkulare Polarisation, um die Betrachtung unterschiedlicher Bilder durch jedes Auge zu ermöglichen und so einen stereoskopischen Effekt zu erzeugen.

Eigenschaften zirkular polarisierter Wellen

Zirkular polarisierte Wellen haben mehrere Eigenschaften, die sie nützlich machen:

• Sie können sich durch bestimmte Materialien ausbreiten, ohne ihren Polarisationszustand zu verlieren.
• Die Polarisation bleibt auch dann erhalten, wenn die Welle in isotropen Medien unter anderen Winkeln als dem Brewster-Winkel reflektiert oder übertragen wird.
• Bei manchen Arten von Kommunikationssystemen kann die Polarisation doppelt so viele Informationen transportieren wie die lineare Polarisation.

Zusammenfassend ist die zirkulare Polarisation ein wichtiges Phänomen in verschiedenen Bereichen der Physik und des Ingenieurwesens und bietet in bestimmten Anwendungen einzigartige Vorteile gegenüber der linearen Polarisation.