Physik Forum

[evB]

Hallo,

Ich habe heute mal meine 3D Brille auseinandergenommen. Dann habe ich die beiden Polfilter aufeinander gelegt und wie zu erwarten waren sie durchlässig bis undurchlässig, je nach dem, wie man sie gedreht hat:



Jetzt habe ich einen der Filter jedoch umgedreht (vorne und hinten vertauscht), und wieder gegeneinander verdreht. Jetzt zeigen sie Farberscheinigungen zwischen blau und braun/gelb:



Wie ist das zu erklären?

[Junge]

so was hat mit POLARISATION zu tun.
schau mal
http://de.wikipedia.org/wiki/3D-Film
und suche dort nach der "Polarisation"

[evB]

Also dass da irgendwie Polarisation hintersteckt hatte ich mir ja schon gedacht, nur bin ich in dem verlinkten Wikipediaartikel jetzt nicht zu den Farben fündig geworden.

[evB]

Ich habe jetzt noch eine weitere Konfiguration gefunden, bei der Violett herauskommt:




Dann habe ich alle Konfigurationen ausprobiert und habe jetzt eine Theorie aufgestellt. Dabei nehme ich an, dass die beiden Filter aus exakt dem gleichen Material gebaut sind. Aufgefallen ist mir dabei, dass es wohl egal ist, ob man von vorne oder von hinten durch die Anordnung schaut, da scheint also insofern Symmetrie zu sein. Auffallend war jedoch, dass die Reihenfolge der Filter einen Einfluss hat. Vertauscht man die Filter, ohne sie zu drehen, kommt etwas anderes heraus. Somit können es keine "normalen" Polfilter sein, wie ich sie kenne.

Da sich durch das spiegeln die Eigenschaften verändern und die Reihenfolge bei einigen Anordnungen eine Rolle spielt, glaube ich, dass die Filter vorne und hinten unterschiedlich sind. Ich habe den Filtern dann "vorne" und "hinten" zugewiesen, bei den folgenden Zeichnungen habe ich das mal als Keilschlitz gezeichnet, das sieht wahrscheinlich in Wirklichkeit anders aus, aber das markiert es ganz gut.

So deute ich die Konfigurationen und Ergebnisse:



Das ist auch insofern stimmig mit den Beobachtungen, dass sich der Effekt nicht verändert, wenn man bei gelb/cyan die Filterreihenfolge vertauscht.


Was kann ich denn jetzt machen, um noch mehr herauszufinden?

[Frank]

[evB]

Also ich habe mal einen Gefrierbeutel dazwischen gehalten, da ist letztlich nichts passiert. Teilweise war das Schwarz nicht ganz dunkel, sondern ein klein wenig Licht ist noch durchgekommen.

Ich habe aber jetzt zufällig die Polfilter vor mein TN-Panel gehalten, jetzt wird es richtig merkwürdig:

Halte ich einen Polfilter vor das Panel, kann ich durch drehen zwischen Schwarz und durchlässig wechseln. Spiegele (gibt es dafür einen besseren Ausdruck?) den Filter, kann ich zwischen Blau und Gelb-Braun drehen. Der andere Polfilter verhält sich alleine genauso.

Habe ich beide Filter in der "schwarz-durchlässig" Richtung vor dem Bildschirm und halte sie 90° verdreht voreinander, kommt plötzlich wieder Licht durch, wenn der 1. Filter licht durchlässt, der 2. Filter alleine aber nicht. Also biegt der 1. Filter das Licht irgendwie so um, dass es durch den 2. Filter geht. Also ist das Licht vom Bildschirm wiederum anders polarisiert als vom Filter.



Schaut man sich in der gleichen Konfiguration Licht einer ESL an, zeigen die Filter die blau-gelb Anordnung.


Konfiguriert man die Filter so, dass sie unter normalen Licht wir "normale" Polfilter funktionieren, also zwischen schwarz und durchlässig drehbar sind, erzeugen sie auf dem Monitor auch interessante Effekte, übereinandergelegt hilft der eine Filter dem anderen zur Durchlässigkeit.




Frank, weißt du, was da passiert? Hättest du noch mehr Ideen für Versuche, damit ich herausfinden kann, was genau die Filter machen?

Sehe ich das letztlich richtig, dass Licht generell zirkulär polarisiert ist, der beschriebene Kreis/Elipse jedoch auf horizontal und vertikal gedrückt werden kann? Also dass man die Polfilter irgendwie so beschreiben kann: Nimmt eine zirkuläre Welle und macht eine horizontale draus und umgekehrt? Aber wie kommen dann die Farben zustande?

[evB]

Der Gefrierbeutel war dann wohl nicht das richtige, das Geodreieck stellt sich als viel interessanter heraus. Vor allem, weil die Anordnung der Polfilter nur die Farben marginal verändern, aber es nie komplett dunkel wird, wie im markierten Bereich, wo sich die Filter außerhalb des Geodreiecks überlappen.



Eine Plastikbox zeigte ähnliche Eigenschaften.

Hmm, dass man Spannungen in Materialien in zwischen zwei Polfiltern sehen kann, wusste ich. Aber irgendwie ist das ganze schon sehr spannend

[Frank]

Ich habe diese Phänomene auch schon beim "Herumspielen" entdeckt und erkläre sie mir so:

Die Polfilter bestehen aus 2 Schichten. Eine Lage bildet den eigentlichen Polfilter, die zweite Lage ist nur zur Stabilisierung und als Oberflächenschutz.
Damit hat man schon mal die von Dir dargestellte Asymmetrie. Es gibt also eine Oberseite und eine Unterseite.

Die zweite Stabilisierungsschicht ist zwar durchsichtig, dreht aber die Polarisationsebenen des durchgehenden Lichtes um einen bestimmten Winkel.
Wie groß der Drehwinkel ist, hängt von der Frequenz (Farbe) des Lichtes (und auch von der Dicke der Schicht) ab.

Nun kann man sich leicht überlegen, was passiert in den von Dir oben dargestellten Fällen, je nachdem wie die Polfilter angeordnet sind. Es macht eben einen Unterschied, ob zwischen den eigentlichen Polfiltern die Polebenen des Lichtes um einen (von der Farbe abhängigen) Winkel gedreht wird , oder nicht.

Zusätzlich zwischen die Polfilter eingefügte Folien haben den gleichen Effekt, wie die Stabilisierungsschicht.
Bei sehr dicken Folien spielen für die Größe des Drehwinkels zusätzlich die inneren mechanischen Spannungen eine Rolle.

Die Drehung der Polebene wird auch bei den Displays der üblichen Taschenrechner verwendet und erfolgt hier in den Flüssigkristallen der Anzeige je nach angelegter elektrischer Spannung. Wenn man mal einen alten Schulrechner demontiert findet man zuoberst ein Polfilter, darunter die komplett durchsichtige Flüssigkristallanzeige und darunter eine Reflexionsschicht. Da bei meinem Rechner die Ausrichtung der Polfilter ca. 45° zur Anzeigerichtung lag, konnte ich (zur Verblüffung meiner damaligen Mitschüler) durch Vertauschen von Ober- und Unterseite des Polfilters meine Anzeige auf dunklen Hintergrund mit hellen Zahlen umbauen. Leider ließen sich die Zahlen so eher schlecht erkennen.

[evB]

Dass das Plastik einen Effekt hat klingt einleuchtend. Beim normalen 3D Kino Besuch spielt es keine Rolle, da der Polfilter dort einfach nur das Bild filtert und danach irgendwas damit macht, das ist aber dem Auge egal.

Legt man zwei Polfilter entsprechend übereinander, so gleichen sich die Plastikeffekte aus und die Polfilter funktionieren so, wie man es erwarten würde.

Wenn der Drehwinkel vom der Frequnz abhängt, sind damit alle Farberscheinungen gerechtfertigt, es fehlt noch ein System, mit dem man die Farbe berechnen kann, das würde aber noch einige Nachforschungen erfordern

Gut, dann ist es hier wie immer: Den Effekt isoliert gibt es nicht, anders als es in der Schule immer dargestellt wird.