Περιεχόμενο
Η γωνία Brewsters, που ονομάστηκε από τον σκωτσέζο φυσικό David Brewster, είναι μια σημαντική γωνία στη μελέτη της διάθλασης του φωτός. Όταν το φως χτυπά μια επιφάνεια όπως ένα σώμα νερού, ένα μέρος του φωτός αντανακλάται από την επιφάνεια, ενώ κάποια εισχωρούν μέσα σε αυτό. Το φως που διεισδύει δεν συνεχίζει απαραίτητα σε ευθεία γραμμή. ένα φαινόμενο γνωστό ως διάθλαση αλλάζει τη γωνία με την οποία το φως ταξιδεύει. Μπορείτε να δείτε αυτό για τον εαυτό σας κοιτάζοντας ένα άχυρο σε ένα ποτήρι νερό? το τμήμα του αχύρου ορατού πάνω από το νερό δεν μοιάζει με το πλήρως συνδεδεμένο με αυτό που βλέπετε στο νερό. Αυτό γιατί η γωνία του φωτός άλλαξε λόγω της διάθλασης, αλλάζοντας τον τρόπο που τα μάτια σας ερμηνεύουν αυτό που βλέπουν.
Σε μια ορισμένη γωνία, η διάθλαση του φωτός ελαχιστοποιείται. αυτή είναι η γωνία Brewster. Αν και κάποια διάθλαση εξακολουθεί να εμφανίζεται, είναι μικρότερη από ό, τι θα δείτε σε οποιαδήποτε άλλη γωνία. Η ακριβής γωνία εξαρτάται εν μέρει από την ουσία που εισέρχεται το φως, καθώς διαφορετικές ουσίες προκαλούν διαφορετικές ποσότητες διάθλασης καθώς το φως περνά μέσα από αυτά. Ευτυχώς, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η γωνία Brewsters σε σχεδόν οποιαδήποτε ουσία απλά εφαρμόζοντας ένα κομμάτι τριγωνομετρίας.
Η γωνία πόλωσης
Η γωνία Brewsters υποδεικνύει το βέλτιστο επίπεδο πόλωσης που μπορεί να εμφανιστεί μέσα στο υλικό διάθλασης. Αυτό σημαίνει ότι το φως που εισέρχεται σε ένα υλικό σε αυτή τη συγκεκριμένη γωνία δεν διασκορπίζεται σε πολλές κατευθύνσεις (αυτό προκαλεί διάθλαση.) Αντίθετα, το φως συνεχίζει να ταξιδεύει κατά μήκος μίας μόνο διαδρομής με ελάχιστη διασπορά. Μπορείτε να δείτε αυτό το αποτέλεσμα όταν φοράτε γυαλιά ηλίου πολωμένα. οι φακοί έχουν μια επίστρωση που έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τη διάχυση και να δημιουργεί ένα πολωμένο αποτέλεσμα, επιτρέποντάς σας να δείτε μέσα από την λάμψη στην επιφάνεια του νερού και σε άλλα μέρη όπου η σκέδαση του φωτός καθιστά δύσκολο να το δείτε.
Επειδή η γωνία Brewsters είναι η βέλτιστη γωνία για την πόλωση σε ένα δεδομένο υλικό, θα το βλέπετε μερικές φορές και ως "γωνία πόλωσης" του υλικού. Και οι δύο όροι ουσιαστικά σημαίνουν το ίδιο πράγμα, ωστόσο, έτσι μην ανησυχείτε αν βλέπετε μια πηγή να αναφέρεται σε έναν από τους όρους και μια άλλη πηγή χρησιμοποιεί το άλλο.
Brewsters Formula
Για να υπολογίσετε τη γωνία Brewsters, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα τριγωνομετρικό τύπο γνωστό ως Brewsters. Ο ίδιος ο τύπος προέρχεται χρησιμοποιώντας έναν μαθηματικό κανόνα γνωστό ως Snells Law, αλλά δεν χρειάζεται να γνωρίζετε πώς να κατασκευάσετε τον εαυτό σας τον τύπο για να τον χρησιμοποιήσετε. Χρησιμοποιώντας θσι για να αντιπροσωπεύει τη γωνία Brewsters, η εξίσωση για τον τύπο Brewsters είναι: θσι = arctan (n2/n1). Υπάρχει μια κατανομή του τι σημαίνει αυτό.
Στον τύπο μας, θσι αντιπροσωπεύει τη γωνία που προσπαθούσε να υπολογίσει (γωνία Brewsters). Το "arctan" που βλέπετε είναι το ορθογώνιο, το οποίο είναι η αντίστροφη συνάρτηση της εφαπτομένης. σε μια περίπτωση όπου y = μαύρισμα (Χ), θα ήταν το arctangent Χ = arctan (y). Από εκεί έχουμε n1 και n2. Αυτά και τα δύο δείχνουν τον δείκτη διάθλασης των υλικών από τα οποία διέρχεται το φως, με n1 που είναι το αρχικό υλικό (όπως ο αέρας) και n2 είναι το δεύτερο υλικό που προσπαθεί να απεικονίσει ή να διασκορπίσει το φως (όπως το νερό.) Θα πρέπει να κοιτάξετε δείκτες διάθλασης για να κάνετε τον υπολογισμό (βλ. Πόρων).
Μόλις ανατρέξατε τους δείκτες για τα υλικά σας, απλά πρέπει να συνδέσετε τους αριθμούς και να υπολογίσετε τον ορθογώνιο. Μη ξεχνάτε αυτό n2 πηγαίνει στην κορυφή του κλάσματος σας! Χρησιμοποιώντας τον αέρα και το νερό ως παράδειγμα, βλέπετε ότι ο αέρας έχει δείκτη διάθλασης περίπου 1,00 και το νερό (περίπου σε θερμοκρασία δωματίου) έχει δείκτη διάθλασης 1,33, και οι δύο στρογγυλοποιούνται σε δύο δεκαδικά ψηφία. Τοποθετώντας τους στη φόρμουλα, παίρνετε θσι = arctan (1,33 / 1,00) ή θσι = arctan (1.33). Μπορείτε να υπολογίσετε αυτό σε μια επιστημονική αριθμομηχανή χρησιμοποιώντας το μαύρισμα-1 λειτουργία εάν δεν έχετε ένα ειδικό πλήκτρο arctan? αυτό μας δίνει θσι = 0,9261 (στρογγυλεμένες σε τέσσερα σημεία) ή σε γωνία 92,61 μοίρες.