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Wie kommt links oder rechts zirkularisiertes Licht einem λ/4 Plättchen zustande, bzw. was muss vorliegen, damit dies gilt?
Ein \(\lambda/4\)-Plättchen, auch als Viertelwellenlängenplatte bekannt, ist ein optisches Werkzeug, das die Polarisation des auf sie treffenden Lichts ändern kann. Es kann linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht umwandeln und umgekehrt. Die Funktionsweise eines \(\lambda/4\)-Plättchens basiert auf dem Prinzip der Phasenverschiebung.
Für zirkular polarisiertes Licht – egal ob links- oder rechtsdrehend – mittels eines \(\lambda/4\)-Plättchens bedarf es zunächst linear polarisierten Lichts. Die Kernidee ist, dass das \(\lambda/4\)-Plättchen die Phase des eintreffenden Lichts so verändert, dass zwischen den Komponenten, die parallel zur schnellen und zur langsamen Achse des Plättchens sind, eine Phasendifferenz von \(\pi/2\) Radianten (entspricht 90°) entsteht.
Schritte zur Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht:
1.
Vorliegendes linear polarisiertes Licht: Zunächst muss das Licht linear polarisiert sein. Dies bedeutet, dass die elektrische Feldkomponente des Lichts in nur einer Richtung schwingt.
2.
Ausrichtung des linear polarisierten Lichts: Das linear polarisierte Licht sollte so auf das \(\lambda/4\)-Plättchen treffen, dass seine Schwingungsrichtung unter einem Winkel von 45° zu den optischen Achsen des Plättchens steht. Diese Ausrichtung sorgt dafür, dass die Lichtwelle in zwei Komponenten zerlegt wird, die entlang der schnellen bzw. der langsamen Achse des Plättchens schwingen.
3.
Phasenverschiebung durch das λ/4-Plättchen: Durch die unterschiedlichen Brechungsindizes entlang der schnellen und langsamen Achse des \(\lambda/4\)-Plättchens erfahren die beiden Komponenten des Lichts unterschiedliche optische Weglängen. Dies führt zu einer Phasenverschiebung von \(\pi/2\) zwischen ihnen. Die schnelle Achse lässt das Licht schneller durch, wodurch die darauf senkrecht stehende Komponente relativ dazu um \(\lambda/4\) verzögert wird.
4.
Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht: Durch diese Phasenverschiebung addieren sich die beiden linear polarisierten Komponenten zu einer resultierenden Welle, deren elektrische Feldvektorspitze eine Helix bzw. eine Spirale im Raum beschreibt. Abhängig von der Richtung der Phasenverschiebung (ob die Verzögerung an der Achse, die zuvor in Schwingungsrichtung des einfallenden Lichts lag, erfolgt oder nicht) entsteht entweder links- oder rechtszirkular polarisiertes Licht.
Zusammenfassend, für die Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht mittels eines \(\lambda/4\)-Plättchens, muss das einfallende Licht linear polarisiert sein und unter einem 45° Winkel zu den optischen Achsen des Plättchens stehen. Die resultierende Phasenverschiebung von 90° zwischen den beiden Komponenten des Lichts, die entlang der schnellen und langsamen Achse des \(\lambda/4\)-Plättchens propagieren, führt zur Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht.
