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Polfilter

Wird Glas nach der Bearbeitung sehr schnell und ungleichgmäßig abgekühlt, kann es zu Spannungen kommen; entgegengewirkt werden kann diesem Effekt zum Beispiel durch einen entsprechenden Ofen.

Aber wie können diese Spannungen sichtbar gemacht werden?

Zauberwort Polarisation

Licht kann als elektromagnetische Welle verstanden werden; Polarisation beschreibt die spezielle Ausrichtung des elektrischen Feldvektors der Lichtwelle; bei linear polarisiertem Licht schwingt er nur entlang einer festen Richtung.

Polarisationsfilter haben nun die Eigenschaft, nur Licht mit einer speziellen Polarisation verlustfrei durchzulassen. Somit ist auch klar, dass zwei senkrecht zueinandner gekreuzte lineare Polarisationsfilter kein Licht durchlassen.

Wird nun eine Lichtquelle verwendet, die schon in einer Richtung polarisiertes Licht aussendet, und wird diese durch einen dazu senkrecht gekreutzen Polarisationsfilter betrachtet, erscheint alles dunkel.

Im Alltag kann mensch sich einfach eines LCD-Monitors bedienen. Diese stehen bekanntlich fast auf jedem Schreibtisch und erfüllen so mal einen etwas alternativen Zweck.

Zusammenhang zwischen Spannungen und Polarisation

Das mag ja vielleicht ganz interessant sein, aber was hat Polarisation mit Spannungen im Glas zu tun? Nun, die Spannungen im Glas sorgen dafür, dass die Symmetrie auf molekularer Ebene aufgehoben wird, und das somit das Licht (was ja als elektromagnetische Welle verstanden werden kann) bei Durchgang durch das Glas in verschiedenen Richtungen verschieden mit den Elektronen des Glas-Festkörpers wechselwirkt. Das betrift auch die Polarisationsrichtung der Welle: Sie wird gedreht, und ist danach im Allgemeinen elliptisch.

Lange Rede, kurzer Sinn: Wenn ein Glas zwischen zwei gekreuzte Polarisationsfilter gehalten wird, das Spannungen aufweist, wird es dort wieder hell. Ein perfektes, spannungsfreies Glas hingegen lässt alles dunkel.

Beispiel

Genug geschrieben, hier ein paar Bilder der Idee. Verwendet wird ein linearer Polarisationsfilter aus der Fotografie, gebraucht sind sie für wenige Euro erhältlich. Hier ist der Filter vor einem LCD-Monitor zu sehen:

Der Polarisationsfilter (durchlässig)Der Polarisationsfilter (undurchlässig)

Hier soll nun dieses verschmolzene Glasröhrchen auf Restspannungen untersucht werden:

Das zu untersuchende Glasröhrchen

So sieht das Ergebnis aus:

Unsichtbare SpannungenSpannungen sichtbar gemacht

Die hellen Flecken stellen die Spannungen dar:

Spannungen im Detail

Es ist also alles andere als spannungsfrei!

Alles in allem ist der Polarisationsfilter also ein sehr nützliches, wenn auch gnadenloses Analyse-Tool, das jeder Glasbläser einsetzen sollte, um seine Arbeit zu beurteilen.

Aber was nun, wenn Spannungen sichtbar sind? Diese sind ein Zeichen dafür, dass das Glas zu schnell abgekühlt wurde; Ausweg schafft ein spezieller Auskühl-Ofen.

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Polarisation Filter

If hot glass is cooled down rapidly, tensions can build up; this effect can be reduced if not completely prevented by using an annealing oven.

But how can we detect these tensions?

Keyword Polarisation

Light can be understood as an electromagnetic wave and polarisation describes the orientation of the electric field vector of that wave; in case of linear polarised light the electric field only oscillates along one fixed direction.

Polarisation filters are translucent for light with a special polarisation direction. Thus, two perpendicularly crossed linear polarisation filters do not let through any light.

If you now use a light source that already emits polarised light, and observe that source through two perpendicularly crossed filters, it will appear dark.

In everyday life this light source could be a simple LCD monitor. They can be found on almost every desk - and why not use them for an alternative purpose?

Relation between tensions and polarisation

Now this may all be very fascinating, but what does it have to do with tensions within glass? Well, tensions within glass break the symmetry of the solid (glass) on a molecular level. This means that light (which can be described as an electromagnetic wave) interacts differently in different directions with the electrons of the glass substrate. This also affects the direction of polarisation: it is turned, and in general the light is polarised elliptically after passing the tensions.

Quite a lot of text, but an easy consequence: When you put a piece of glass between two crossed polarisation filters to check it for tensions, they will light up bright. A perfectly annealed glass, however, will look perfectly dark.

Example

Let us take a look at some pictures of the concept. A linear polarisation filter as found in photography is used here. Used, these can be bought for a few euros. Here you can see such a filter in front of an LCD monitor:

The polarisation filter (translucent)The polarisation filter (not translucent)

Here we would like to check this partly molten glass tubing for tensions:

Glass tube

This is what we find out:

Invisible tensionsSTensions made visible

The bright spots represent tensions inside the glass:

Tensions in detail

We can see: It is anything but well-annealed!

All in all, the polarisation filter is a very useful but merciless tool every glass blower should use to check his or her work.

But what can be done about these tensions, if detected? They indicate a much too short cooling time of the glass. To prevent the glass from developing these tensions, some kind of an annealing oven should be used.

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