Natuurkunde.nl - Gepolariseerd Licht door glas

Gepolariseerd Licht door glas

Jeroen stelde deze vraag op 12 december 2008 om 17:58.

Beste lezer,

Mijn vraag gaat over een experiment dat ik voor mijn profielwerkstuk gedaan heb. Het algemene onderwerp, gepolariseerd licht, wilden wij toepassen in de communicatie. Een experiment dat wij uitvoerden op de Univerisiteit Utrecht gaf aan dat onze proef onmogelijk was. Aangezien de deadline van ons PWS nadert, en wij van onze begeleider de opracht hebben gerken het mislukte resultaat te analyseren, stel ik nu de vraag aan iedereen die in is voor een uitdaging.

Ons experiment:

We wilden oorspronkelijk gepolariseerd licht door een glasvezelkabel sturen om te zien of het polarisatievlak 'in zijn geheel, onbeschadigd' de glasvezel kon doorlopen. Uiteindelijk, om te kijken of het principe mogelijk was, hebben we eerst gepolariseerd lucht door een glazen staaf gestuurd.

De opstelling was als volgt:

He-Ne laser, het licht wordt met een polaroid filter gepolariseerd in horizontale richting. Achter het eerste filter wordt het licht door een glazen buis (flintglas) geleid en vervolgens doorloopt de laser een tweede polaroid filter dat haaks staat op het eerste polaroid filter. Als de polarisatierichting intact gebleven zou zijn, dan zou het tweede filter geen licht doorlaten.

Echter het resultaat dat wij kregen was als volgt:

Bij twee gekruiste filters was nog steeds licht waarneembaar op het scherm (achter het tweede filter). Er moet dus iets gebeurd zijn met het gepolariseerde licht.

Vervolgens zijn we gaan kijken of de dikte van het glas invloed heeft op intensiteit van het licht na het tweede polaroid filter. Hieruit bleek dat bij dikker glas de intensiteit hoger was. Bij een dun glasplaatje was de intensiteit laag. Wij nemen op basis daarvan de conclusie dat de breking in het glas niet het polarisatievlak 'verstrooid'. Echter een verklaring voor het (Waarschijnlijk verstrooide) licht kunnen wij niet geven.

Met onze begeleiders, zowel op de Universiteit Utrecht, als bij ons op school (en natuurkunde leraren) radeloos, zijn jullie zo'n beetje onze laatste hoop.

Ik hoop dat u ons kunt helpen. Contact kan altijd opgenomen worden met Jeroen.werkhoven@gmail.com

De inleverdatum voor ons profielwerkstuk is maandag 15 december. We hopen dat u ons kunt helpen bij het oplossen van dit vraagstuk.

Gr,

Jeroen Werkhoven

Reacties

Bert op 12 december 2008 om 19:01

Dag Jeroen,

mooie boel is dat: 3 dagen voor de inleverdatum vragen of er misschien iemand is die in het weekend - dat is het bij ons ook ! - jullie probleem wil oplossen.

Gezien de moeite die jullie in het werkstuk gestoken hebt, lijkt het me dat je er best een mooi cijfer voor moet kunnen halen, vooral als je duidelijk kunt maken wat je allemaal geprobeerd hebt en hoe je tot je conclusies gekomen bent.
Misschien is het daarom het beste als je het werkstuk eerst inlevert zoals het nu is; wordt je nog wijzer, dan kun je atijd nog een appendix torvoegen.

Overigens kan ik met de gegevens die jullie verschaffen niet veel beginnen. Wat ik graag zou willen weten is:
- hoe lang was de glasbuis ?
- hoe dik was de glasbuis ?
- krijg je met de gebruikte filters wel volledige uitdoving als je ze kruist terwijl er geen glas tussen zit?

Bert

Jeroen op 12 december 2008 om 19:57

Beste Bert,

Bedankt voor je reactie. De deadline is inderdaad al behoorlijk snel en we beseffen ons dat dit last-minute is. We hebben eerder al contact opgenomen met verschillende universiteiten en profielwerkstuksteunpunten, maar van hen hebben we tot nog toe geen reactie gehad. Daarom proberen we nu ook op betrouwbare forums een oplossing te vinden.

De informatie van de proef was als volgt:
- De lengte van de glasbuis was ca. 20 cm.
- De dikte ervan was circa 2,5 cm.
- Met de gekruiste filters kregen we inderdaad totale uitdoving.

De proef op de UU hebben we in ons eigen betalab herhaald met dunnere glasstaafjes. Toen kregen we hetzelfde resultaat: Hoe dikker het glas, hoe hoger de intensiteit van het licht op het scherm.

Ook als het antwoord op dit verschijnsel gegeven kan worden na de inleverdatum, zijn we erg blij. Maandag is nl. de datum voor een proefversie, en aanpassingen kunnen daarna nog worden gemaakt.

Bedankt voor uw tijd & aandacht,

Jeroen

Bert op 13 december 2008 om 22:24

Dag Jeroen,

je antwoorden verduidelijken wel wat, maar ik zou toch graag nog wat meer willen weten.

In mijn eerste antwoord had ik het over een 'buis', maar nu ik je bericht nog eens nalees, begrijp ik dat het experiment met massieve glazen staafjes gedaan is. Klopt dat?

Verder lijkt me dat bij gebruik van ongepolariseerd licht een dunne staaf juist minder licht doorlaat dan een dikkere staaf (omdat er minder licht op valt).
Hebben jullie de doorgelaten lichtintensiteit met een lichtsensor gemeten?
En hebben jullie dat zowel bij ongepolariseerd als bij gepolariseerd licht gedaan?
Een tabelletje met wat getallen zou verhelderend kunnen zijn.

Verder lijkt het me nog nuttig om te weten hoe groot de diameter van de lichtbron was en hoever de lichtbron van het begin van de staafjes verwijderd was. (een tekening zou handig zijn)

Groeten,

Bert

Jeroen op 14 december 2008 om 16:46

Beste Bert,

Ik zal proberen de opstelling volledig te verduidelijken:

- We gebruikten inderdaad massief glas.
- De kamer was volledig verduisterd.
- Onze lichtbron (laser) scheen door twee gekruiste filters heen, met daartussen het glas*.

* We hebben twee proeven gedaan:
- Een met een glazen buis van ca. 20 cm (diameter 2,5 cm), om de glasvezelkabel na te bootsen.
- Een met verschillende glazen blokjes.

We hebben geen lichtintensiteit kunnen meten. Hiervoor misten wij lichtsensoren bij ons op school. De afmetingen van de glasblokjes zijn als volgt:

Dikte (in cm)
----------------
24,0
8,0
6,04,0
2,0

Verder:
- Kwam de lichtstraal op het glas in ondere een hoek van (ongeveer) 90 graden.
- Vermoeden wij dus niet dat de lichtstraal zodang gebroken is dat het intern is gereflecteerd en vervolgens pas het glas weer heeft verlaten. We zagen de lichtstraal ook weer onder een hoek van 90 graden met het oppervlak van het glas, het glas verlaten.
- Is de laser na het verlaten van de bron vergroot tot ca. 1 cm.**

** Foto in de bijlage toont de grootte.

In de bijlage is ook de opstelling opgenomen. Ik ben enorm benieuwd naar een mogelijke opstelling!

Groeten & bedankt,

Jeroen

Jan op 14 december 2008 om 18:13

Dag Jeroen,

We zien geen bijlagen. Probeer nog eens?

Groet, Jan

Bert op 14 december 2008 om 18:13

Dag Jeroen,

het was mij niet duidelijk dat jullie een laser gebruikt hadden.
Mijn gedachten gingen in de richting van polarisatieverlies bij interne reflectie.
Speelt interne reflectie een rol, of kun je dat met zekerheid uitsluiten?
Als interne reflectie zich niet voordoet in jullie experiment dan wordt het inderdaad heel lastig om nog een zinnige verklaring te vinden.
Anderzijds rijst natuurlijk de vraag of je wel zeker bent van de de effecten die je denkt te hebben gezien, als je geen kwantitatieve metingen hebt kunnen doen: misschien was er bij de dunnere buizen ook wel geen totale uitdoving maar heb je dat niet gezien omdat er sowieso minder licht doorkwam (ik doe maar een gok).

Tenslotte: je bijlage(n) zaten er niet bij ...

Groeten,

Bert

Jeroen op 14 december 2008 om 18:23

Beste redactie,

Ik vermoedde al iets raars; hij gaf aan dat de reactie geplaatst was, maar zelf zag ik ook al geen afbeeldingen. Ik vermoedde dat die alleen voor redactieleden zichtbaar zouden zijn. Maar ik hoop dat ze nu wel zijn bijgevoegd.

We hebben inderdaad niet kunnen meten, maar mijn PWS-partner, PWS-begeleider en de begeleilder op de UU waren het er overeens dat de dikte van het glas invloed had op de mate van verstrooiing.

Van het volgende zijn we zeker:
Geen glas = totale uitdoving
Dik glas = enorm veel licht op het scherm

Wel vond ik op internet een link naar een mogelijke verklaring:

http://www.laserfocusworld.com/display_article/209825/12/none/none/OptWr/Panda-style-fibers-move-beyond-telecom

Hier wordt gesteld dat het glas zich als birefractief materiaal gaat gedragen waardoor er verschillende brekingsindices ontstaan voor gepolariseerd licht. Deze kunnen voor verandering van de polarisatierichting zorgen (denk aan een kwart-golflengte plaat die circulair gepolariseerd licht maakt).

De ontwikkeling die hier genoemd wordt is 20 jaar geleden gestart. Men is glasgezelkabels gaan maken die bestaat uit birefractieve materialen, zodat men elliptisch gepolariseerd licht kon maken.

Misschien dat jullie dezelfde conclusie trekken als ik?

Het is in ieder geval een mogelijke verklaring. Ik ben benieuwd,

Jeroen

Bert op 14 december 2008 om 20:58

Dag Jeroen,

dat er iets in het glas gebeurt staat wel vast. Maar dat er hetzelfde gebeurt als in die glasvezels lijkt me sterk. Voorzover ik het begrijp worden de glasvezels die je noemt op een speciale manier geproduceerd, zodat ze juist birefractief worden.

Waar ik al zoekende nog tegenaanliep is dat spanning in glas - b.v. veroorzaakt door onregelmatig afkoelen tijdens de productie - ook voor birefractie kan zorgen. Als dat effect in een dikke staaf groter is dan in een dunne dan zou dat misschien jullie resultaat kunnen verklaren. Maar dat zou je dan eigenlijk moeten uitzoeken: is er b.v. een patroon te herkennen in de polarisatie van het uittreevlak?

Misschien heeft iemand anders nog een idee.

Groeten,

Bert

Dit topic is gesloten voor verdere reacties.

Gepolariseerd Licht door glas

Reacties

Cookie-instellingen