Conţinut
Unghiul Brewsters, numit după fizicianul scoțian David Brewster, este un unghi important în studiul refrației de lumină. Când lumina lovește o suprafață, cum ar fi un corp de apă, o parte din lumină se reflectă în afara suprafeței în timp ce unele pătrund în ea. Lumina care pătrunde nu continuă neapărat în linie dreaptă; un fenomen cunoscut sub numele de refracție schimbă unghiul în care călătorește lumina. Puteți vedea acest lucru singuri, privind o paie într-un pahar cu apă; porțiunea de paie vizibilă deasupra apei nu pare a fi complet conectată la ceea ce vezi în apă. Asta pentru că unghiul luminii s-a schimbat din cauza refracției, schimbând modul în care ochii tăi interpretează ceea ce văd.
La un anumit unghi, refracția luminii este redusă la minimum; acesta este unghiul Brewster. În timp ce există încă o refracție, aceasta este mai mică decât ceea ce ați vedea în orice alt unghi. Unghiul exact depinde în parte de substanța în care intră lumina, deoarece substanțe diferite provoacă diferite cantități de refracție pe măsură ce lumina trece prin ele. Din fericire, este posibil să calculăm unghiul Brewsters în aproape orice substanță, pur și simplu aplicând un pic de trigonometrie.
Unghiul de polarizare
Unghiul Brewsters indică nivelul optim de polarizare care poate apărea în interiorul materialului de refracție. Ceea ce înseamnă acest lucru este că lumina care intră într-un material în acest unghi specific nu se împrăștie în direcții multiple (ceea ce provoacă refracția.) În schimb, lumina continuă să călătorească pe o singură cale cu împrăștiere minimă. Puteți vedea acest efect când purtați ochelari de soare polarizați; lentilele au o acoperire concepută să reducă împrăștierea și să creeze un efect polarizat, permițându-te să vezi prin strălucirea de pe suprafața apei și în alte locuri unde împrăștierea luminii face greu de văzut.
Deoarece unghiul Brewsters este unghiul optim pentru polarizare într-un material dat, veți vedea uneori și denumit „unghiul de polarizare” al materialului. Ambii termeni înseamnă, în esență, același lucru, deci nu vă faceți griji dacă vedeți că o sursă se referă la unul dintre acești termeni și o altă sursă utilizează cealaltă.
Brewsters Formula
Pentru a calcula unghiul Brewsters, trebuie să utilizați o formulă trigonometrică cunoscută sub numele de formula Brewsters. Formula în sine este derivată folosind o regulă matematică cunoscută sub numele de Legea Snells, dar nu trebuie să știi să construiești formula în sine pentru a o folosi. Utilizarea θB pentru a reprezenta unghiul Brewsters, ecuația pentru formula Brewsters este: θB = arctan (n2/n1). Iată o defalcare a ceea ce înseamnă asta.
În formula noastră, θB reprezintă unghiul pe care încercau să îl calculeze (unghiul Brewsters). „Arctanul” pe care îl vedeți este arctangentul, care este funcția inversă a tangentei; într-un caz în care y = bronz (X), arctangentul ar fi X = arctan (y). De acolo avem n1 și n2. Ambele indică indicele de refracție al materialelor prin care străbate lumina n1 fiind materialul inițial (cum ar fi aerul) și n2 fiind al doilea material care încearcă să reflecte sau să împrăștie lumina (cum ar fi apa.) Va trebui să căutați indici de refracție pentru a face calculul (vezi Resurse).
După ce ați căutat indicii pentru materialele dvs., trebuie doar să conectați numerele și să vă calculați arctangentul. Nu uita asta n2 merge pe partea de sus a fracției tale! Folosind ca exemplu aerul și apa, puteți vedea că aerul are un indice de refracție de aproximativ 1,00, iar apa (la aproximativ temperatura camerei) are un indice de refracție de 1,33, ambele rotunjite la două puncte zecimale. Plasându-le în formulă, primiți θB = arctan (1,33 / 1,00) sau θB = arctan (1,33). Puteți calcula acest lucru pe un calculator științific folosind bronzul-1 funcționează dacă nu ai un buton dedicat arctanului; acest lucru ne dă θB = 0,9261 (rotunjit la patru locuri) sau un unghi de 92,61 grade.