ο νόμος του Μπρούστερ

Ο Ντέιβιντ Μπρούστερ, ένας Σκωτσέζος φυσικός, γνωστός και ως πατέρας της σύγχρονης πειραματικής οπτικής, θυμούνται οι φυσικοί  για το έργο του στην Οπτική, ειδικά για την πόλωση του φωτός.

Ο νόμος του Brewster είναι μια απλή σχέση μεταξύ της γωνίας πόλωσης και του δείκτη διάθλασης του μέσου. Δηλώνει ότι η εφαπτομένη της πολωμένης γωνίας πρόσπτωσης ενός διαφανούς μέσου είναι ίση με τον δείκτη διάθλασής του. μ=τανίπ . Η γωνία πρόσπτωσης σε μια διαφανή επιφάνεια στην οποία πέφτει η δέσμη του μη πολωμένου φωτός ανακλάται προς τα πίσω ως μια δέσμη εντελώς επίπεδου πολωμένου φωτός ονομάζεται γωνία Brewster. Συμβολίζεται με ip. Η τιμή της γωνίας Brewster εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός και από την ουσία του διαθλαστικού μέσου. Η γωνία του Brewster θεωρείται έγκυρη στην παράλληλη πόλωση.

Τι είναι ο νόμος Brewster;

Ο νόμος του Μπρούστερ είναι ο νόμος που δίνει τη σχέση εύρεσης της γωνίας πρόσπτωσης μιας ακτίνας φωτός για την οποία το ανακλώμενο τμήμα της ακτίνας είναι πλήρως πολωμένο. Αντιπροσωπεύεται ως μ=tanip.

Τι είναι η γωνία Brewster;

Η γωνία Brewster αναφέρεται επίσης ως η γωνία πόλωσης ως το φως που ανακλάται από την επιφάνεια σε αυτή τη γωνία, πλήρως πολωμένο κάθετα στο επίπεδο πρόσπτωσης.

Πόλωση

Η πόλωση είναι μια ιδιότητα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην οποία η κατεύθυνση και το μέγεθος του δονούμενου ηλεκτρικού πεδίου σχετίζονται με συγκεκριμένο τρόπο. Το επίπεδο που περιέχει την κατεύθυνση της δόνησης και την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζεται επίπεδο δόνησης και το επίπεδο που διέρχεται από την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος και είναι κάθετο στο επίπεδο δόνηση ονομάζεται επίπεδο πόλωσης. Στο επίπεδο πόλωσης δεν υπάρχουν κραδασμοί. Ο νόμος του Μπρούστερ είναι η πόλωση μέσω αντανάκλασης.

Μέθοδοι παραγωγής επίπεδου πολωμένου φωτός

1. Αντανάκλαση

2. Σκέδαση

3. Διπλή διάθλαση

4. Επιλεκτική απορρόφηση

Τι είναι τα polaroid;

Τα Polaroids είναι λεπτά φύλλα κρυσταλλικού πολωτικού υλικού τα οποία είναι ικανά να παράγουν επίπεδο πολωμένο φως και έχουν παρασκευαστεί τεχνητά. Για τη μείωση της αντανάκλασης του φωτός, τα polaroid χρησιμοποιούνται στα γυαλιά ηλίου και τα φίλτρα κάμερας, για τη μείωση της ποσότητας φωτός που προέρχεται από εξωτερικά polaroid χρησιμοποιούνται επίσης στα τζάμια ενός αεροπλάνου. Το φως από μια πηγή πυρακτώσεως δεν είναι πολωμένο.

Απόδειξη νόμου του Brewster

μ=tan i     [μ-δείκτης διάθλασης ], [i =γωνία πόλωσης]

από το νόμο του Snell

=sin i / sin r ……1

Από το νόμο του Brewster

μ=tan i =sin i/cos i ……2

σε σύγκριση και των δύο

cos i =sin r =cos(π/2 – r)

i =π/2-r

i + r =π/2

Επομένως, οι ανακλώμενες και οι διαθλώμενες ακτίνες βρίσκονται σε ορθή γωνία μεταξύ τους.

Κρίσιμη γωνία:Η κρίσιμη γωνία είναι η γωνία πρόσπτωσης για την οποία η γωνία διάθλασης είναι 90ᵒ.

Σχέση μεταξύ της γωνίας του Brewster και της κρίσιμης γωνίας

Ө b =τόξο μαύρισμα (n2/n1)

tanӨ b =n2/n1

Η κρίσιμη γωνία δίνεται ως:

Ө c =arc sin (n1/n2)

sinӨ c =n1/n2

sinӨ c =1/(n2/n1)

Αλλά ,

tanӨ p =n2/n1

sinӨ c =1/tanӨ b

Hene,

Өc =arc sin (1/tanӨ b)

Εφαρμογές του νόμου του Brewster

• Μία από τις πιο σημαντικές εφαρμογές του νόμου του Brewster είναι το παράθυρο Brewster. είναι ένα 100% γυάλινο παράθυρο που εκπέμπει φως που χρησιμοποιείται σε λέιζερ αερίου και στερεάς κατάστασης.

• Οι φωτογράφοι χρησιμοποιούν το νόμο του Brewster για να μειώσουν την ανάκλαση χρησιμοποιώντας το φίλτρο πόλωσης για τον φακό της κάμερας. Το φίλτρο πόλωσης επιτρέπει στη φωτογραφία να τραβήξει φωτογραφίες αντικειμένων κάτω από την επιφάνεια του νερού

• Τα πολωμένα γυαλιά ηλίου είναι επίσης παραδείγματα του νόμου του Μπρούστερ. Η γωνία Brewster χρησιμοποιείται σε πολωμένα γυαλιά ηλίου για να μειώσει την αντανάκλαση από τον Ήλιο.

•  Χρησιμοποιείται για την εγγραφή ολογράμματος.

• Τα γωνιακά μικροσκόπια Brewster χρησιμοποιούνται  για την απεικόνιση  των στρωμάτων μορίων ή μικρών σωματιδίων στη διεπαφή αέρα-υγρού

Συμπέρασμα

Με τη βοήθεια του νόμου Brewster μπορούμε να αλλάξουμε το μη πολωμένο φως σε πολωμένο φως.

Όταν μη πολωμένο φως γνωστού μήκους κύματος προσκρούει στο διαφανές μέσο, ​​ένα μέρος του ανακλάται και ένα μέρος διαθλάται. Λόγω της περίσσειας ενός είδους δονήσεων, η ακτίνα που ανακλάται είναι μερικώς πολωμένη. Σε μια συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης, η ανακλώμενη ακτίνα θα είναι πλήρως πολωμένη η γωνία αυτή είναι γνωστή ως πόλωση ή γωνία Brewster. Μετά την ανάκλαση η ένταση της πολωμένης ακτίνας φωτός μειώνεται επειδή κάποιο μέρος της προσπίπτουσας ακτίνας διαθλάται το οποίο δεν πολώνεται πλήρως και έχει τόσο τις κάθετες όσο και τις παράλληλες συνιστώσες του φωτός. Εφαρμογή των γυαλιών ηλίου του νόμου Brewster, του φίλτρου πόλωσης,  γωνιακό μικροσκόπιο μπύρας,  παραθύρου μπύρας κ.λπ. Τα Polaroid παρατηρούν τη διαδρομή του φωτός που παράγει εκθαμβωτικά αποτελέσματα στο I, γι' αυτό χρησιμοποιούνται για την κατασκευή γυαλιών ηλίου.