Rechner für das Malussche Gesetz

Das Malussche Gesetz beschreibt, wie sich die Intensität linear polarisierten Lichts beim Durchgang durch einen idealen linearen Polarisator, den Analysator, verändert. Die durchgelassene Intensität I ist die einfallende polarisierte Intensität I₀ multipliziert mit dem Quadrat des Kosinus des Winkels θ zwischen Polarisationsrichtung und Durchlassachse des Analysators. Bei null Grad sind die Achsen parallel, der Kosinus ist eins und der ideale Analysator lässt die volle polarisierte Intensität durch. Bei neunzig Grad stehen die Achsen senkrecht zueinander und die ideale Durchlassintensität ist null. Der Rechner löst nach jeder der drei Größen auf. Für die Endintensität berechnet er I₀ cos²(θ). Zur Bestimmung der Anfangsintensität teilt er die gemessene Endintensität durch cos²(θ). Bei neunzig Grad ist diese Umkehrung nicht definiert, da ein ideal gekreuzter Analysator keine Information über den ursprünglichen Betrag durchlässt. Für den Hauptwert des Winkels wird der Arkuskosinus der Quadratwurzel aus I/I₀ berechnet und ein Wert zwischen null und neunzig Grad ausgegeben. Ein physikalisch gültiges Intensitätsverhältnis muss zwischen null und eins liegen. Winkel werden in Grad eingegeben und intern für die trigonometrische Rechnung umgewandelt. Die Intensität kann in Watt pro Quadratmeter oder einer anderen einheitlichen Intensitätseinheit vorliegen, da das Verhältnis dimensionslos ist; die Ausgabe verwendet jedoch W/m². Der Anfangswert bezeichnet Licht, das unmittelbar vor dem Analysator bereits linear polarisiert ist. Durchläuft unpolarisiertes Licht zunächst einen idealen Polarisator, halbiert sich seine mittlere Intensität, bevor das Malussche Gesetz auf den zweiten Polarisator angewendet wird. Reale optische Systeme weichen vom Idealmodell ab. Polarisatoren besitzen endliche Transmission, unvollständige Auslöschung, spektrale Abhängigkeit und Ausrichtungsunsicherheit. Streuung, Reflexionen, teilweise polarisiertes Licht, Detektoroffsets und Hintergrundlicht können auch bei gekreuzten Achsen Messwerte ungleich null erzeugen. Ziehe im Labor den Hintergrund ab, miss die tatsächliche Bauteiltransmission und berücksichtige Unsicherheiten. Dennoch ist das Gesetz ein grundlegendes Modell für Polarimetrie, optische Filter, Flüssigkristallanzeigen, Spannungsanalyse, Blendminderung und Physikunterricht. Der Rechner macht direkte und inverse Berechnungen nachvollziehbar und erzwingt das für einen reellen Hauptwinkel nötige Intensitätsverhältnis.