Versuchsdurchführung und -auswertung

Auf einer optischen Bank sind in Folge eine Lampe, ein Polarisationsfilter, eine Kerr-Zelle, ein weiterer Polarisationsfilter und ein Photoelement installiert. Der erste Polarisationsfilter wird auf einen Winkel $\frac{\pi}{4}$ gegenüber der Senkrechten eingestellt und läßt daraufhin nur noch Licht dieser Polarisation durch. Daraufhin wird zunächst bei ausgeschalteter Kerr-Zelle der zweite Polarisator in kleinen Schritten gegen den ersten verdreht und der Photostrom gemessen. Tabelle 1 und Diagramm 1 geben die ermittelten Werte wieder.
Daraufhin wird die Kerr-Zelle mit Spannung versorgt und bei senkrechtem und parallel gestelltem Analysator $I_{\perp}$ bzw. $I_{\parallel}$ als Funktion der Kerrspannung U gemessen. Hierüber geben Tabelle 2 und Diagramm 2 Auskunft.
Zum Schluß wird durch die Spannung so eingestellt, daß $I_{\parallel}$ jeweils die Hälfte bzw. $\frac{3}{4}$ des bei Null Volt fließenden Photostroms annimmt, um auf diese Weise einmal zirkulares und einmal elliptisches Licht zu erzeugen. In beiden Fällen wird der Photostrom in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Analysators gemessen. Tabelle 3 und 4, sowie Diagramm 3 und 4 geben die gemessenen Werte wieder.
Die Kerr-Konstante wird nun folgendermaßen berechnet: Aus (4) und (5) ergibt sich

$$\begin{eqnarray*}K & = & \frac{\delta \cdot d}{2 \pi \cdot U^2} \end{eqnarray*}$$

Es gilt: d=1,5 mm. Eine Phasenverschiebung von $\pi$ tritt dort auf, wo $I_{\parallel}$ sein 1. Minimum und $I_{\perp}$ sein 1. Maximum besitzt, dies tritt nach Diagramm 2 bei $U = (700 \pm 25 )V$ ein. Damit ergibt sich für K:

$$\begin{eqnarray*}K & = & \frac{1,5 mm}{2 \cdot (700 \pm 25)^2 V^2} \\ & = & (1,53 \pm 0,109\cdot 10^{-9} \frac{m}{V^2} \end{eqnarray*}$$

Die Phasenverschiebung für das elliptisch polarisierte Licht läßt sich aus der Lage des ersten Maximums errechnen, dieses liegt nach Diagramm 4 bei $(45\pm 5) Grad$. Daraus läßt sich nun die Übereinstimmung mit dem theoretisch hergeleiteten Bildungsgesetz $I(\delta,\phi) = \frac{1}{2} E_01^2(1+cos2\phi \cdot cos\delta)$ bestimmen. Diagramm 4 zeigt diese im Vergleich mit den experimentell ermittelten Werten. Die Länge der Halbachsen a und b der durch das elliptisch polarisierte Licht definierten Ellipse werden aus dem Diagramm über den Maximalen und den minimalen Strom abgelesen. Wir erhalten dabei folgende Werte:

$$\begin{eqnarray*}a & = & (6,05 \pm 0,10)\mu A\\ b & = & (2,95 \pm 0,10)\mu A \end{eqnarray*}$$