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Aufgabenstellung:

  1. Eine Taucherin befindet sich in einer Tiefe von unter dem Wasserspiegel und schaut nach oben. Wie groß ist die Meeresoberfläche, durch die hindurch sie Objekte außerhalb des Wasser sehen kann?
  2. Unter welchem Winkel muss man unpolarisiertes Licht in Luft auf eine Glasplatte einfallen lassen, damit der reflektierte Anteil vollständig linear polarisiert ist? Wie ist der Vektor der elektrischen Feldstärke der reflektierten Lichtwelle dann orientiert?

Lösungsweg:

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(a) Größe der sichtbaren Meeresoberfläche

Zuerst berechnet man den Grenzwinkel der Totalreflexion:

Daraufhin wird der Radius der runden Wasseroberfläche berechnet durch den die Taucherin hindurch sehen kann:

(b) Polarisationswinkel bei Luft und Glasplatte

Das einfallende Licht ist nicht polarisiert. Damit das reflektierte Licht polarisiert ist, muss es im Brewster-Winkel reflektiert werden:

Orientierung der elektrischen Feldstärke:

Unter dem Brewster-Winkel wird kein parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht reflektiert. Folglich ist das Licht bzw. der elektrische Feldvektor senkrecht zur Einfallsebene polarisiert.

Lösung: