In der Tat kann es nicht intuitiv sein, dass das Hinzufügen eines Polarisationsfilters die durchgelassene Intensität erhöhen kann, wenn jedes Filter nur Licht "entfernt".

Hier ist eine etwas intuitivere Art, darüber nachzudenken. Ein Filter entfernt Licht nicht streng - was er wirklich tut, ist, eine Lichtwelle hinzuzufügen, die einen Teil des einfallenden Lichts destruktiv stört. Zum Beispiel entfernt ein horizontales Polarisationsfilter den horizontalen Teil, indem eine zusätzliche horizontal polarisierte Welle um $ 180 ^ \ circ $ phasenverschoben übertragen wird. (Dies gilt auch auf mikroskopischer Ebene. Im Polarisationsfilter werden Elektronen von der einfallenden Welle angetrieben und emittieren, da sie beschleunigen, eigene Strahlung.)

Nehmen wir nun an, wir fügen ein diagonales Polarisationsfilter zwischen horizontalen und vertikalen Filtern hinzu. Wenn Sie die horizontalen und vertikalen Filter auf die übliche Weise als "Licht zerstörend" betrachten, haben Sie Recht, dass keine der ursprünglichen Lichtwelle es schafft, unabhängig davon, was Sie dazwischen legen.

Aber das neue Diagonalfilter fügt eine neue diagonal polarisierte Welle hinzu! Es ist Teil dieser Welle, die es ausmacht.

Es gibt zwei Auswirkungen auf einen Lichtstrahl, wenn er durch ein Polarisationsfilter geleitet wird.

• Zuerst wird die Intensität reduziert, wie Sie oben schreiben.(Für unpolarisiertes Licht, das auf einen Polarisator fällt, mitteln Sie über alle möglichen Polarisationen und erhalten $ I = I_ {up} / 2 $.)

• Zweitens hat das durchgelassene Licht jetzt die Polarisation des gerade durchgelassenen Filters.

Der zweite Effekt bringt den Trick zum Laufen.

Das gleiche Experiment kann mit einem schwingenden Seil demonstriert werden.Legen Sie zwei Schlitze hintereinander (lassen Sie Platz zwischen ihnen), wobei die Schlitze beide gleich ausgerichtet sind, führen Sie ein Seil durch den Schlitz, befestigen Sie es an einem Ende und schwingen Sie das Seil, natürlich in Richtung der Schlitze.Drehen Sie nun den zweiten Schlitz.Das Seil schwingt nicht mehr hinter dem zweiten Schlitz.Aber jetzt, wenn Sie einen dritten Schlitz zwischen die beiden anderen Schlitze legen und diesen unter 45 °.Das Seil schwingt alle anderen seiner Länge und dadurch wird die Schwingrichtung auf 90 ° gedreht.

Dies ist ein bekannter Effekt.Dies kann klassisch durch die Vektorzerlegung des transversalen elektrischen Feldvektors der Lichtwellen erklärt werden.Wenn Sie nach dem ersten Filter eine vertikal polarisierte Welle haben, die sich in x-Richtung mit einer elektrischen Feldamplitude in z-Richtung ausbreitet, trifft diese Welle auf einen Filter, der auf $ \ theta = \ pi / 4 $ zum ausgerichtet istvertikal, dann ist die elektrische Feldamplitudenkomponente, die dieses Filter passiert, $ E_0 cos (\ pi / 4) = E_0 / \ sqrt (2) $.Wenn diese Welle mit der elektrischen Feldamplitude $ E_0 / \ sqrt (2) $ in einem Winkel von $ \ pi / 4 $ auf den bei $ \ theta = \ pi / 2 $ orientierten Polarisator trifft, hat sie eine elektrische Amplitudenkomponente in Richtung vonDieser letzte Polarisator $ \ frac {E_0} {\ sqrt (2) \ sqrt (2)} = \ frac {E_0} {2} $ und seine Intensität ist $ I = \ frac {I_0} {4} $.Somit tritt tatsächlich eine beträchtliche Lichtintensität durch, wenn der mittlere Filter eingesetzt wird

"Es scheint mir, dass ein Filter im Allgemeinen das Licht blockiert, sodass das Ergebnis nicht intuitiv ist."

Wenn ein Polarisationsfilter nur Licht blockiert, ist Ihr Ergebnis in der Tat unmöglich.Ein Polarisationsfilter zwingt jedoch auch Licht, eine bestimmte Polarisation anzunehmen;Im vorliegenden Fall dreht das Zwischenfilter die Polarisation des Lichts, mit der Folge, dass es nicht mehr normal zum letzten Filter ist.

Dies gilt eigentlich nicht nur für die Optik.Wenn Sie ein Seil und drei feste (z. B. metallische) Bleche mit Schlitzen (eine horizontale, eine vertikale und eine diagonale) nehmen, die beim Platzieren Ihrer optischen Polarisatoren nacheinander platziert werden, erhalten Sie fast das gleiche Ergebnis. P.>

Eine Welle, die zuerst durchläuft, sagen wir horizontal, der Schlitz wird horizontal polarisiert, d. h. der Teil des Seils auf der anderen Seite bewegt sich nur in horizontaler Richtung.Wenn Sie dann zum diagonalen Schlitz kommen, wird die Bewegung gezwungen sein, nicht ganz horizontal zu sein: Die Welle wird ähnlich reflektiert, als ob Sie einen Ball unter einem rechten Winkel in einen Tunnel geworfen hätten (der Tunnel ist analog zu unserem Schlitz):

Wie Sie verstehen können, erhält die oben gezeigte durchschnittliche Bewegung des Balls sowohl horizontale als auch vertikale Geschwindigkeitskomponenten.

Nun ist der dritte Durchgang durch den (vertikalen) Schlitz nur eine Wiederholung des zweiten Durchgangs (der diagonale Schlitzdurchgang), wird jedoch um $ 45 ^ \ circ $ gedreht.