Legea lui Brewster
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 mai 2019; verificările necesită 8 modificări .Legea lui Brewster - legea opticii , care exprimă relația indicilor de refracție ai doi dielectrici cu un astfel de unghi de incidență a luminii la care lumina reflectată de la interfața dintre dielectrici va fi complet polarizată într-un plan perpendicular pe plan. de incidenta. În acest caz, fasciculul refractat este parțial polarizat în planul de incidență, iar polarizarea sa atinge valoarea maximă (dar nu 100%, deoarece doar o parte din lumina polarizată perpendiculară pe planul de incidență va fi reflectată de la limită și restul va fi inclus în fasciculul refractat). Unghiul de incidență la care fasciculul reflectat este complet polarizat se numește unghi Brewster [1] . Când cade la unghiul Brewster, razele reflectate și refractate sunt reciproc perpendiculare.
Acest fenomen optic este numit după fizicianul scoțian David Brewster , care l - a descoperit în 1815 .
Efectul de polarizare poate fi înțeles ținând cont de următoarele:
- Oscilațiile câmpului electric într-o undă electromagnetică apar întotdeauna perpendicular pe direcția mișcării.
- Interacțiunea cu dielectricul are loc în două etape. Mai întâi, unda incidentă generează oscilații colective ale momentelor dipolare ale moleculelor dielectrice, apoi aceste oscilații, la rândul lor, generează o undă reflectată și refractată.
Deci, unda reflectată este generată de oscilațiile momentelor dipolare ale moleculelor mediului. Când unghiul dintre unda reflectată și unda refractă este de 90 de grade, oscilațiile câmpului electric al undei reflectate în planul de incidență ar putea fi generate numai de oscilațiile momentelor dipolului de-a lungul fasciculului refractat. Doar componenta longitudinală a oscilațiilor câmpului electric al fasciculului refractat ar putea induce astfel de oscilații. Dar din moment ce nu se află în fasciculul refractat, nu poate fi nici în fasciculul reflectat.
Legea lui Brewster este scrisă astfel:
unde este indicele de refracție al celui de-al doilea mediu față de primul și este unghiul de incidență (unghiul Brewster).
Când lumina cade pe o placă la unghiul Brewster, intensitatea luminii polarizate liniar reflectate este foarte scăzută (pentru interfața aer-sticlă, este de aproximativ 4% din intensitatea fasciculului incident). Prin urmare, pentru a crește intensitatea luminii reflectate (sau pentru a polariza lumina care a trecut în sticlă într-un plan paralel cu planul de incidență), se folosesc mai multe plăci prinse, pliate într-un picior - piciorul lui Stoletov. Este ușor să vezi ce se întâmplă în desen. Lasă un fascicul de lumină să cadă pe vârful piciorului. Prima placă va reflecta un fascicul complet polarizat (aproximativ 4% din intensitatea originală), a doua placă va reflecta, de asemenea, un fascicul complet polarizat (aproximativ 3,75% din intensitatea originală) și așa mai departe. În acest caz, fasciculul care iese din partea de jos a piciorului va fi din ce în ce mai polarizat într-un plan paralel cu planul de incidență pe măsură ce se adaugă plăci. Impactul piciorului lui Stoletov asupra luminii este arătat clar într-unul dintre filmele despre polarizarea luminii [2] .
Legea lui Brewster poate fi derivată din formulele Fresnel care descriu dependența amplitudinii, fazei și polarizării undelor luminoase reflectate și refractate de caracteristicile corespunzătoare ale undei incidente pe interfața dielectrică.
Refracție completă
Refracția totală - un efect care se manifestă atunci când undele polarizate în plan transversal cad pe interfața unor medii diferite și constă în absența unei unde reflectate . Efectul poate fi observat numai în cazul căderii unui flux de undă polarizat vertical (direcția vectorului intensității câmpului electromagnetic este în planul de incidență) pe interfața dintre medii la unghiul Brewster. În acest caz, conform legii refracției, fluxul reflectat va conține doar componente polarizate orizontal, iar din moment ce fluxul incident nu conține unde polarizate orizontal, fluxul reflectat va fi absent. Astfel, toată energia curentului incident va fi în unde refractate.
Conceptul de refracție totală este important pentru comunicațiile radio : majoritatea antenelor bici radiază exact unde polarizate vertical. Astfel, dacă o undă cade pe o interfață (de exemplu, pământ, apă sau ionosferă ) la unghiul Brewster, nu va exista undă reflectată, respectiv, nu va exista nici un canal de comunicare .
Note
- ↑ Legea lui Brewster Arhivată 8 mai 2012 la articolul Wayback Machine - Encyclopedia of Physics.
- ↑ Polarizarea luminii (Bobina de film (video digitalizat)). Studio Lennauchfilm (1981). Preluat la 13 septembrie 2019. Arhivat din original la 10 martie 2020.
Literatură
- Sivukhin DV Curs general de fizică. — M. . - T. IV. Optica.
- Born M., Wolf E. Fundamentals of optics. — M .: Nauka, 1973.