Wie reduzieren polarisierte Sonnenbrillen Blendung?

Das Langweilige ist, dass eine Polarisation durchkommt und die andere nicht, sodass die Intensität halbiert wird.

Aber natürlich könnten entsprechend blickdichte Gläser das Gleiche viel billiger tun.

Das Interessante kommt von der Reflexion des (unpolarisierten) Sonnenlichts von Pfützen, Schwimmbädern oder dem Meer. Das reflektierte Licht ist überwiegend horizontal polarisiert. Es kommt auf den Winkel an. Bei einem bestimmten Winkel, dem Brewster-Winkel, wenn der reflektierte Strahl und der gebrochene Strahl in einem Winkel von 90 Grad zueinander stehen, gibt es keine vertikale Polarisation in der Reflexion. Daher schneiden Polaroid-Sonnenbrillen, die die vertikale Komponente akzeptieren und die horizontale Komponente ablehnen, die Hälfte des allgemeinen Lichts aus, aber viel mehr als die Hälfte des Lichts, das von horizontalen Wasserflächen reflektiert wird. So können Sie sehen, was im Pool passiert, ohne von den von der Oberfläche reflektierten Blendlichtern ausgeblendet zu werden.

Wenn man von Polarisation spricht, denkt man üblicherweise an die Richtung der elektrischen Feldoszillation einer elektromagnetischen Welle. Ein Lichtwellenzug besteht aus senkrecht zueinander stehenden elektrischen und magnetischen Feldern, deren Schwingungsebenen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen. Eine nicht polarisierte Lichtquelle emittiert (genau!) Millionen von Wellenzügen, für die die Ebenen der elektrischen Felder (und folglich der magnetischen Felder) gleichmäßig verteilt sind$0$Zu$2\pi$. Die Intensität des Lichts ist proportional zum Quadrat der elektrischen Feldamplitude, also

$$I \propto E^2.$$ Für jede bestimmte Schwingungsebene (und damit jede bestimmte lineare Polarisation) ist die Intensität in dieser Ebene proportional zum Quadrat der Komponente der elektrischen Feldamplitude in dieser Ebene. Beachten Sie, dass das elektrische Feld ein Vektor ist, also können wir diesen Vektor in Komponenten zerlegen, die parallel und senkrecht zu jeder beliebigen Polarisationsebene sind. Bewaffnet mit diesem Konzept können wir schreiben $$I\left(\theta\right)\propto \left(E\cos\theta\right)^2$$ Da nun das unpolarisierte Licht zufällig (gleichmäßig?) über alle Winkel verteilt ist, ist die Gesamtintensität für eine bestimmte Ebene einfach die durchschnittliche Intensität in dieser Ebene, die von allen beitragenden Komponenten stammt: $$I_{polarized}\propto\dfrac{1}{2\pi}\int\limits_0^{2\pi}E^2\cos^2\theta\ d\theta=\dfrac{E^2}{2}$$ So reduzieren polarisierte Gläser in ihrer ersten Aktion die Intensität um die Hälfte (50%), indem sie das nicht polarisierte Licht in der Ebene polarisieren.

In ihrer zweiten Wirkung besteht ihre Polarisationsebene darin, die vertikale (senkrecht zur Seite-an-Seite-Ausrichtung der Linsen) elektrische Feldkomponente passieren zu lassen. Der Grund dafür ist, dass die meisten optischen Blendungen, die das durchschnittliche menschliche Seherlebnis beeinträchtigen, auf die Reflexion von Licht von horizontalen Oberflächen zurückzuführen sind. Betrachten Sie zum Beispiel Sonnenlicht, das von der Motorhaube eines Autos oder vom Armaturenbrett reflektiert wird, oder Licht, das von einer Seeoberfläche oder einem Schwimmbecken reflektiert wird.

Wenn Licht von einer Oberfläche reflektiert wird, wird das Licht teilweise linear polarisiert, wobei das elektrische Feld parallel oder quer zur Oberfläche verläuft. Wenn die Reflexion unter einem bestimmten Winkel, dem so genannten Brewster-Winkel, erfolgt, ist sie quer zur Reflexionsfläche vollständig linear polarisiert oder TE-polarisiert. Daher wird von horizontalen Flächen reflektiertes Licht somit teilweise oder vollständig horizontal linear polarisiert. Die polarisierte Sonnenbrille filtert diese Blendung dann vorzugsweise zu mehr als 50 % heraus.

Der spezifische Wert des Brewster-Winkels hängt vom Material der reflektierenden Oberfläche ab, ebenso wie das Ausmaß der teilweisen Polarisation bei anderen Winkeln.

Zusätzlich wird das Sonnenlicht durch Streuung an Molekülen in der Atmosphäre teilweise linear polarisiert, was jedoch nur leicht wahrnehmbar ist, wenn Sie an einem im Allgemeinen klaren Tag auf verschiedene Teile des "blauen" Himmels schauen. Diese Polarisation hat (zumindest meiner Erfahrung nach) keinen großen Einfluss auf den Blendfaktor.