Закон Брюстера - закон оптики, що виражає зв'язок показників заломлення двох діелектриків з таким кутом падіння світла, при якому світло, відбите від кордону розділу діелектриків, буде повністю поляризованим в площині, перпендикулярній площині падіння. При цьому переломлених промінь частково поляризується в площині падіння, і його поляризація досягає максимального значення (але не 100%, оскільки від кордону відіб'ється лише частина світла, поляризованого перпендикулярно до площини падіння, а частина, що залишилася увійде до складу переломлених променя). Кут падіння, при якому відбитий промінь повністю поляризований, називається кутом Брюстера [1]. При падінні під кутом Брюстера відбитий і переломлених промені взаємно перпендикулярні.
Це явище оптики названо по імені шотландського фізика Девіда Брюстера, який відкрив його в 1815 році.
Поляризующий ефект можна зрозуміти, якщо мати на увазі наступне:
- коливання електричного поля в електромагнітній хвилі завжди відбуваються перпендикулярно напрямку руху.
- Взаємодія з діелектриком відбувається в два етапи. Спочатку падаюча хвиля генерує колективні коливання дипольних моментів молекул діелектрика, потім ці осциляції в свою чергу генерують відображену і переломлених хвилю.
Отже, відбита хвиля генерується коливаннями дипольних моментів молекул середовища. Коли кут між відбитою і заломленою хвилею становить 90 градусів, коливання електричного поля відбитої хвилі в площині падіння могли б генеруватися тільки коливаннями дипольних моментів уздовж переломлених променя. Індукувати такі коливання могла б тільки поздовжня компонента коливань електричного поля переломлених променя. Але оскільки в переломленому пучку її немає, то і у відбитому не може бути.
Закон Брюстера записується у вигляді:
де - показник заломлення другого середовища відносно першого, а - кут падіння (кут Брюстера).
При падінні світла на одну платівку під кутом Брюстера інтенсивність відбитого лінійно поляризованого світла дуже мала (для кордону повітря-скло - близько 4% від інтенсивності падаючого променя). Тому для того, щоб збільшити інтенсивність відбитого світла (або поляризувати світло, що пройшло в скло, в площині, паралельній площині падіння) застосовують кілька скріплених платівок, складених в стопу - стопу Столєтова. Легко простежити за кресленням, що відбувається. Нехай на верхню частину стопи падає промінь світла. Від першої пластини буде відображатися повністю поляризований промінь (близько 4% початкової інтенсивності), від другої пластини також відіб'ється повністю поляризований промінь (близько 3,75% початкової інтенсивності) і так далі. При цьому промінь, що виходить з стопи знизу, буде все більше поляризуватися в площині, паралельній площині падіння, у міру додавання пластин.
Дві фотографії оз. Чорного, зроблені фотоапаратом без поляризующего фільтра і з ним. На правій фотографії він повернутий таким чином, що відбите світло майже повністю фільтрується і відблиски зникають.
Закон Брюстера можна вивести з формул Френеля, що описують залежність амплітуди, фази і поляризації відбитої і переломлених світлових хвиль від відповідних характеристик хвилі, падаючої на межу розділу діелектриків.
- 1 Повний переломлення
- 2 Примітки
- 3 Література
- 4 Посилання
Повний переломлення
Повний переломлення - ефект, що виявляється при падінні поперечних плоскополяризоване хвиль на границю розділу різнорідних середовищ, і що полягає у відсутності відбитої хвилі. Ефект можливо спостерігати тільки в разі падіння потоку вертикально поляризованої хвилі (напрямок вектора напруженості електромагнітного поля - в площині падіння) на кордон розділу середовищ під кутом Брюстера. При цьому, відповідно до закону заломлення, у відбитому потоці будуть міститися тільки горизонтально поляризовані складові, а так як падаючий потік не містив горизонтально поляризованих хвиль, то відбитий потік буде відсутній. Таким чином, вся енергія падаючого потоку буде в переломлених хвилях.
Поняття повного спотворення має важливе значення для радіозв'язку: більшість штирьових антен випромінює саме вертикально поляризовані хвилі. Таким чином, якщо хвиля падає на поверхню розділу (землю, воду або іоносферу) під кутом Брюстера, відбитої хвилі не буде, відповідно канал зв'язку буде відсутній.
Примітки
література
- Сивухин Д. В. Загальний курс фізики. - М .. - Т. IV. Оптика.
- Борн М. Вольф Е. Основи оптики. - М. Наука, 1973.
- закон Брюстера
- 3акона відображення і заломлення світла