Wie wird der transversale Charakter von elektromagnetischen Wellen nachgewiesen?

Der transversale Charakter von elektromagnetischen Wellen kann durch Experimente zur Polarisation nachgewiesen werden. Hier sind die grundlegenden Schritte:

1. **Polarisation durch Reflexion**: Wenn Licht an einer nichtmetallischen Oberfläche reflektiert wird, kann es teilweise polarisiert werden. Der Grad der Polarisation hängt vom Einfallswinkel ab. Bei einem bestimmten Winkel, dem Brewster-Winkel, wird das reflektierte Licht vollständig linear polarisiert. Dieser Winkel ist gegeben durch:
\[
\tan(\theta_B) = \frac{n_2}{n_1}
\]
wobei \( \theta_B \) der Brewster-Winkel und \( n_1 \) und \( n_2 \) die Brechungsindizes der beiden Medien sind.

2. **Polarisation durch Doppelbrechung**: Einige Kristalle, wie Kalkspat, zeigen Doppelbrechung, bei der ein einfallender Lichtstrahl in zwei Strahlen aufgespalten wird, die unterschiedlich polarisiert sind. Dies zeigt, dass Lichtwellen transversale Wellen sind, da die Aufspaltung auf der unterschiedlichen Ausrichtung der elektrischen Feldvektoren basiert.

3. **Polarisation durch Polarisationsfilter**: Ein Polarisationsfilter lässt nur Licht durch, dessen elektrisches Feld in einer bestimmten Richtung schwingt. Wenn ungepolarisiertes Licht durch einen solchen Filter geschickt wird, wird es linear polarisiert. Durch Drehen eines zweiten Filters (Analysator) kann die Intensität des durchgelassenen Lichts verändert werden. Wenn die Filter um 90 Grad zueinander gedreht sind, wird kein Licht durchgelassen, was den transversalen Charakter der Wellen zeigt.

Diese Experimente und Beobachtungen bestätigen, dass elektromagnetische Wellen transversale Wellen sind, da sie eine Polarisation aufweisen, die nur bei transversalen Wellen möglich ist.