Поляризация и закон Брюстера

Физика > Общая поляризация

 

Изучите угол поляризации света в законе Брюстера – описание и формула. Узнайте, чему равен угол падения Брюстера, условия поляризации света, закон Снеллиуса.

Угол Брюстера – угол падения, где свет с некой поляризацией передается сквозь поверхность.

Задача обучения

• Определить угол Брюстера.

Основные пункты

• Если свет падает на поверхность под углом Брюстера, то отраженный луч поляризуется линейно.
• Физический механизм угла Брюстера становится понятным из того, как именно реагируют на поляризованный свет электрические диполи.
• Угол задается как 

Термины

• Диполь – разделение положительных и отрицательных зарядов.
• Диэлектрик – изолирующий или непроводящий материал, рассматриваемый из-за своей электрической восприимчивости.
• Поляризатор – оптический фильтр, пропускающий свет с определенной поляризацией.

Угол Брюстера – угол падения, при котором свет с конкретной поляризацией без проблем проходит сквозь прозрачную диэлектрическую поверхность без отражения. Его наименовали в честь Дэвида Брюстера.

Чему равен угол Брюстера? Физическая сторона этого механизма становится понятной, если проследить за реакцией электрических диполей на p-поляризованный свет. Падающий на поверхность свет поглощается, а потом снова высвобождается осциллирующими электрическими диполями на черте разделения сред. Преломленный свет выпускается перпендикулярно по отношению к направленности дипольного момента, чего не может сделать энергия. В итоге, если угол отражения (θ₁) равен выравниванию диполей (90 - θ₂), то свет не отражается.

Иллюстрация поляризации света, попадающего на черту раздела под углом Брюстера

В геометрическом смысле выражается как:

θ₁ + θ₂ = 90° (θ₁ – угол падения, а θ₂ – угол преломления). Используя закон Снеллиуса (n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂), можно рассчитать угол падения θ₁ = B, при котором не отражается свет: n₁sin(θ_B) = n₂sin (90° - θ_B) = n₂cos(θ_B). Составление для θ_B дает

Ели свет падает на поверхность под углом Брюстера, то отраженный луч поляризуется линейно. Этот принцип используют поляризованные солнцезащитные очки, чтобы уменьшить солнечные блики.

Это фотография окна, сделанная с камерой, где есть фильтр поляризации. Слева – поляризатор выровнен с углом поляризации отражения окна. Справа – поляризатор повернут на 90°, что устраняет отраженный солнечный свет

---