Was bedeutet Retarder in der Optik?

Retardation in der Optik

Retardierung, auch optische Verzögerung genannt, bezeichnet den Phasenunterschied zwischen den verschiedenen Polarisationskomponenten des Lichts, wenn es durch ein anisotropes Material hindurchgeht. Dieses Material hat typischerweise unterschiedliche Brechungsindizes entlang verschiedener Achsen, was zu einem Geschwindigkeitsunterschied für Licht mit verschiedenen Polarisationen führt, das hindurchgeht.

Wie Retardierung entsteht

Wenn polarisiertes Licht auf ein anisotropes Medium wie eine Wellenplatte oder einen doppelbrechenden Kristall trifft, wird das Licht in zwei orthogonale Polarisationskomponenten aufgeteilt. Jede Komponente bewegt sich aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes entlang der jeweiligen Achsen des Mediums mit einer anderen Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeitsvariation führt dazu, dass eine Komponente hinter der anderen zurückbleibt, wodurch eine Phasenverschiebung zwischen ihnen entsteht. Das Ausmaß dieser Phasenverschiebung wird als Retardierung bezeichnet und üblicherweise in Wellenlängeneinheiten oder Grad gemessen.

Die Retardierung \( \delta \) kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:
\( \delta = \frac{2\pi d}{\lambda} (n_{\text{langsam}} - n_{\text{schnell}} ) \)
wobei \( d \) die Dicke des anisotropen Materials, \( \lambda \) die Wellenlänge des Lichts im Vakuum und \( n_{\text{slow}} \) und \( n_{\text{fast}} \) die Brechungsindizes für die langsame bzw. schnelle Polarisationskomponente sind.

Anwendungen der Verzögerung

• Polarisationssteuerung: Optische Komponenten wie Wellenplatten und Kompensatoren nutzen die Verzögerung, um den Polarisationszustand des Lichts für verschiedene Anwendungen, darunter Mikroskopie und Polarimetrie, zu ändern.
• Optische Sensorik: Die Verzögerungsmessung kann zur Spannungsanalyse, Dehnungskartierung und Erkennung von Materialanisotropie in transparenten Materialien verwendet werden.
• Flüssigkristallanzeigen (LCDs): Steuern Sie die Verzögerung von Flüssigkristallzellen, um das Licht in Anzeigen zu modulieren.

Verwandte optische Phänomene

Retardierung ist eng mit Konzepten wie Doppelbrechung , Polarisation und optischer Aktivität verknüpft. Doppelbrechung ist die Eigenschaft eines Materials, die zu Retardierung führt, während Polarisation die Ausrichtung des elektrischen Felds des Lichts betrifft. Optische Aktivität ist eine andere Form der optischen Rotation, die ebenfalls Phasenunterschiede zwischen verschiedenen Polarisationskomponenten verursachen kann, aber eher aufgrund der chiralen Natur des Materials als aufgrund von Anisotropie auftritt.