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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Das Eis einer Pfütze ist doppelbrechend

Polarisationsfarben_im_EisWer eine zugefrorene Pfütze betritt, kann zuweilen die Erfahrung machen, dass das dünne Eis bricht. Pfützen haben in vielen Fällen gar nicht die Möglichkeit, dickere Eisschichten zu bilden, weil das Wasser darunter versickert und sich von der noch nicht allzu dicken Eisschicht trennt. Aber davon soll hier gar nicht die Rede sein. Vielmehr geht es darum, dass Eis auch noch in optischer Hinsicht „brechend“ ist. Das einfallende Licht wird an der Eisschicht gebrochen, ein Vorgang von dem man normalerweise kaum etwas merkt. Da Eis optisch anisotrop ist, wird das Licht sogar doppelt gebrochen und in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilwellen getrennt.
Diesen Vorgang kann man sichtbar machen. Dazu legt man eine Eisscholle zwischen zwei senkrecht zueinander orientierte Polarisationsfolien blickt hindurch. Das Eis erstrahlt in lebhaften Farben. Wenn man eine Eisscholle im polarisierten Himmelslicht betrachtet (vor allem senkrecht zur Sonnenstrahlrichtung), genügt sogar eine Folie, zum Beispiel in Form einer Polaroidbrille. Dieses Beispiel wurde früher bereits beschrieben. Das auf dem aktuellen Foto abgebildete Eis einer Pfütze machte sogar ohne jegliches Hilfsmittel durch Farben auf sich aufmerksam. Dieses Phänomen kommt dadurch zustande, dass Eis einerseits  polarisiertes Himmelslicht in meine Richtung reflektierte und mich andererseits das Licht unter einem Winkel traf, in dem es allein durch die Reflexionsrichtung abermals polarisiert wurde. Der Winkel unter dem so etwas passiert heißt nach ihrem Entdecker (David Brewster, 1781–1868) Brewster-Winkel.
Als ich die Farben auf dem Eis kurz aufblitzen sah, habe ich offenbar unwillkürlich die Blickrichtung des Brewster-Winkels gewählt, um sie besonders intensiv zu sehen. Auch wenn die Farben hier nicht so kräftig sind, wie das bei der Benutzung von Polarisationsfiltern der Fall ist, haben wir es mit dem relativ seltenen Fall zu tun, dass Polarisationsfarben ohne Hilfsmittel in freier Natur zu sehen sind. Jedenfalls habe ich bislang keine entsprechende Beschreibung gefunden.

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Diskussionen

2 Gedanken zu “Das Eis einer Pfütze ist doppelbrechend

  1. Wunderschön!!!

    Verfasst von ch | 30. Januar 2017, 11:51

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