Зміст
Кут Брюстера, названий на честь шотландського фізика Девіда Брюстера, є важливим кутом у дослідженні заломлення світла. Коли світло вражає таку поверхню, як водойма, частина світла відбивається від поверхні, а частина проникає в неї. Однак світло, що проникає, не обов'язково продовжується прямолінійно; явище, відоме як заломлення, змінює кут, під яким рухається світло. Ви можете переконатися в цьому, переглянувши соломинку в склянці води; частина соломи, помітна над водою, не схожа на її повністю пов'язану з тим, що ви бачите у воді. Це тому, що кут світла змінився через заломлення, змінивши спосіб інтерпретації ваших очей того, що вони бачать.
Під певним кутом заломлення світла зводиться до мінімуму; це кут Брюстера. Хоча деяке заломлення все ж відбувається, воно менше, ніж ви б бачили під будь-яким іншим кутом. Точний кут частково залежить від речовини, що потрапляє світло, оскільки різні речовини викликають різну кількість заломлення, коли світло проходить через них. На щастя, можна обчислити кут Брюстера практично в будь-якій речовині, просто застосувавши трохи тригонометрії.
Кут поляризації
Кут Брюстера вказує на оптимальний рівень поляризації, який може відбуватися всередині заломлюючого матеріалу. Це означає, що світло, що потрапляє в матеріал під цим певним кутом, не розсіюється в декількох напрямках (саме це викликає заломлення.) Натомість світло продовжує рухатись по одному шляху з мінімальним розсіюванням. Ви можете побачити цей ефект, коли носите поляризовані сонцезахисні окуляри; лінзи мають покриття, призначене для зменшення розсіювання та створення поляризованого ефекту, дозволяючи бачити крізь відблиски на поверхні води та в інших місцях, де розсіювання світла робить його важким.
Оскільки кут Брюстерса є оптимальним кутом поляризації в даному матеріалі, то іноді його також називають «кутом поляризації» матеріалу. Обидва терміни по суті означають одне і те ж, тому не хвилюйтеся, якщо ви бачите, що одне джерело посилається на один із термінів, а інше джерело використовує інше.
Формула Брюстерса
Щоб обчислити кут Брюстерса, потрібно використовувати тригонометричну формулу, відому як формула Брюстерса. Сама формула виведена за допомогою математичного правила, відомого як Закон Снеллса, але вам не потрібно знати, як самостійно побудувати формулу, щоб використовувати її. Використання θБ щоб представити кут Брюстерса, рівняння для формули Брюстерса: θБ = арктан (н2/н1). Ось розбивка того, що це означає.
У нашій формулі θБ являє собою кут, який намагалися обчислити (кут Брюстера). «Арктан», який ви бачите, - це арктангент, який є зворотною функцією дотичної; у випадку, коли у = засмага (х), арктангент був би х = арктан (у). Звідти у нас н1 і н2. Обидва вони вказують на показник заломлення матеріалів, через які проходить світло, з н1 будучи вихідним матеріалом (наприклад, повітрям) та н2 будучи другим матеріалом, який намагається відобразити або розсіяти світло (наприклад, воду.) Для обчислення потрібно шукати показники заломлення (див. Ресурси).
Після того, як ви подивилися на індекси для своїх матеріалів, вам просто потрібно підключити цифри і обчислити ваш арктангент. Не забувайте цього н2 йде на вершину вашої фракції! Використовуючи повітря і воду як приклад, ви можете бачити, що повітря має показник заломлення близько 1,00, а вода (приблизно при кімнатній температурі) має показник заломлення 1,33, обидва округлені до двох знаків після коми. Помістивши їх у формулу, ви отримаєте θБ = арктан (1,33 / 1,00) або θБ = арктан (1,33). Ви можете обчислити це на науковому калькуляторі, використовуючи загар-1 функція, якщо у вас немає спеціальної кнопки арктану; це дає нам θБ = 0,9261 (округлений до чотирьох місць) або кут 92,61 градуса.