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Polarisationsphotographie

Die Fotografie mit polarisiertem Licht gestattet Aufnahmen die sich durch fasinierende Farbspiele auszeichnen. Das zugrunde liegende physikalische Prinzip ist der Effekt der Doppelbrechung. Bei der Doppelbrechung die in anisotropen optischen Medien vorkommt, wird ein einfallender Lichtstrahl aufgeteilt und durchläuft unterschiedliche Wege. Man spricht vom ordentlichen und außerordentlichen Strahl. Da für Beide unterschieliche Brechungsindize wirken, d.h. die Laufzeiten unterschiedlich sind, kommt es bei der Wiedervereinigung der Strahlen zu Interferenzerscheinungen, welche die bunten Farben bewirken. Technisch ist dieser Effekt sehr einfach zu realisieren. Der Strahlengang besteht aus einer Lichtquelle, einem Polarisator, dem zu untersuchenden Medium, einem Analysator und einer Kamera. Besonders intensive Farben können unter Umständen durch eine zusätzliche Folie im Strahlengang erzeugt werden. Während professionelle Fotografen ein Filter mit dem Namen " Rot erster Ordnung" kann man es deutlich billiger mit einer Cellophanfolie versuchen. Solche Folie wird vielfach für Verpackungszwecke (Zigaretten, Pralinen) verwendet. Als Polarisator und Analysator können Polaristionsfilter für die Fotografie verwendet werden. Durch wechselseitiges Verdrehen der Filter, der Folie und derr Probe können die verschiedensten Farbskalen eingestellt werden. Viele Materialien zeigen Doppelbrechung, vorallem Kristalle sind dankbaren Untersuchungsobjekte. . Um kleine Kristalle fotographieren zu können wurde zur Kamera ein Balgenauszug und ein Mikroobjektiv (3,2 fach) verwendet.
Die Vergrößerung der folgenden Bilder ist etwa 20-fach. Für die folgenden Aufnahmen wurden ein paar Körnchen der Substanz in einem Tropfen Wasser auf einer Glasscheibe aufgelöst. Nach dem Verdunsten des Wassers scheiden sich kleine Kriställchen ab die mit dem Lupenobjektiv fotografiert werden können.
 
Kaliumnitratkristalle
Ascorbinsäure (Vitamin C)
Eine weiteres interessantes und technisch genütztes Phänomen ist die Spannungsdoppelbrechung. Materialen die normalerweise eine isotrope Struktur und damit keine Doppelbrechung aufweisen werden unter dem Einfluss von mechanischen Spannungen doppelbrechend. Plexiglas zeigt diese Verhalten in hohem Maße. Auf diese Weise kann mit Plexiglasmodellen von Werkstücken die Spannungsverteilung zumindest qualitativ erfasst werden. Vor der Entwicklung von leistungsfähigen Simulationsprogrammen und den dazu gehörigen schnellen Rechnern war das eine weit verbreitete Vorgehensweise Konstruktionen zu überprüfen.
Das linke Bild zeigt einen Plexiglasbalken. Der Balken liegt auf zwei Walzen auf und wird in der Mitte mit eine Schraube gepresst. Man sieht das links und rechts von den Auflagepunkte das Bild nicht aufgehellt ist, also keine Verspannungen vorhanden sind. Deutlich ist auch zu sehen das die M8-Schraube das Plexiglas nur an zwei Punkten am Umfang berührt.
Die Kombination der Polarisationsfotografie mit der Kurzzeittechnik ermöglicht die bildliche Aufnahme von Stosswellen in Materialien die den Effekt der Spannungsdoppelbrechung zeigen. Zu diesem Zweck wurde als Lichtquelle ein >>Kurzzeitblitzgerät<< verwendet. Als Untersuchungsobjekt dient ein Plexiglasklotz und die Stosswelle wird durch ein auftreffendes Luftgewehrgeschoss erzeugt. Der Blitz wird mit einer Lichtschranke und einem Verzögerungsgenerator ausgelöst. Durch unterschiedliche Verzögerungszeiten können die Phasen der Ausbreitung der Stosswelle sichtbar gemacht werden.
Die Bildreihe zeigt sehr schön die Entstehung und Ausbreitung der Stosswelle im Plexiglasblock. Ebenso sieht man wie das Diabologeschoss plattgedrückt wird. Interessanterweise wird ein dünner Bleistachel aus dem Geschoss nach hinten beschleunigt.