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Das Malusgesetz, benannt nach dem französischen Physiker Louis Malus (1775–1812), beschreibt die durch einen Polarisationsfilter durchtretende Intensität eines bereits linear polarisierten Lichts. Ist der Polarisationsfilter gegenüber der einfallenden Polarisationsebene um den Winkel α geneigt, so beträgt die hindurchtretende Intensität: I(α) = I0 · cos²(α). Bei α = 45° tritt also nur noch die halbe Intensität und bei α = 90° gar kein Licht mehr hindurch.
Die geometrische Herleitung ist simpel: Beträgt die Amplitude des einfallenden linear polarisierten Lichts x0, so kann nur der Anteil x0 · cos(α) den Polarisationsfilter passieren. Die Intensität ist aber proportional zum Quadrat der Amplitude. Also gilt für diese: I ≡ cos²(α).
Für das Experiment wird nur ein Laser, zwei Polarisationsfilter und ein Lichtdetektor benötigt. Die Teile kommen auf eine Lochplatte aus Metall. Die beiden Filterhalterungen habe ich 3d-drucken lassen.
Als Lichtdetektor kommt der Sensor TSL252R zum Einsatz. Dieser besitzt nur 3 Pins und zwar Vin, GND und Vout. Die Ausgangsspannung Vout ist dabei proportional zur Lichtintensität. Vin speise ich mit einer 18650 Liion-Zelle (4.2 V).
Schön langsam geht es hier weiter. Habe eine Lochplatte als Basis besorgt und Teile aus meiner Kunststoffplatte geschnitten. Die beiden Winkelskalen sind auch schon einsatzbereit. Die Polarisationsfolie habe ich wie immer günstig bei AstroMedia besorgt (https://astromedia.de/Die-Polarisations-Filterfolie).
Die 3D-gedruckten Teile sind angekommen und so konnte ich den Aufbau finalisieren:
Blick auf den gesamten Messaufbau inklusive Netzteil und Voltmeter:
Der Lichtsensor übersteuerte sehr stark bzw. ging in Sättigung, daher musste ich den Laser extrem drosseln (niedrige Spannung).
Zum Abschluss die Messergebnisse. Bei α = 90° erhielt ich durch das Tageslicht bedingt noch immer eine relativ hohe Spannung (0.499 V). Diese musste ich dann logischerweise von all den anderen Spannungen abziehen. Die Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment ist aber recht gut, was man am fast identen Verlauf der beiden Kurven erkennen kann:
Das Youtube-Video reiche ich natürlich nach…
