Brewsterův zákon

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. května 2019; kontroly vyžadují 8 úprav .

Brewsterův  zákon - zákon optiky , vyjadřující vztah indexů lomu dvou dielektrik s takovým úhlem dopadu světla , při kterém bude světlo odražené od rozhraní mezi dielektriky zcela polarizováno v rovině kolmé k rovině výskytu. V tomto případě je lomený paprsek částečně polarizován v rovině dopadu a jeho polarizace dosahuje maximální hodnoty (ale ne 100%, protože pouze část světla polarizovaného kolmo k rovině dopadu se bude odrážet od hranice a zbytek bude zahrnut do lomeného paprsku). Úhel dopadu, při kterém je odražený paprsek zcela polarizován, se nazývá Brewsterův úhel [1]. Při pádu pod Brewsterovým úhlem jsou odražené a lomené paprsky vzájemně kolmé.

Tento optický jev je pojmenován po skotském fyzikovi Davidu Brewsterovi , který jej objevil v roce 1815 .

Polarizační efekt lze pochopit, když budete mít na paměti následující:

Odražená vlna je tedy generována oscilacemi dipólových momentů molekul média. Když je úhel mezi odraženou a lomenou vlnou 90 stupňů, oscilace elektrického pole odražené vlny v rovině dopadu by mohly být generovány pouze oscilacemi dipólových momentů podél lomeného paprsku. Takové oscilace mohla vyvolat pouze podélná složka kmitů elektrického pole lomeného paprsku. Ale protože není v lomeném paprsku, nemůže být ani v odraženém paprsku.

Brewsterův zákon se píše takto:

kde  je index lomu druhého prostředí vzhledem k prvnímu a  je úhel dopadu (Brewsterův úhel).

Při dopadu světla na jednu desku pod Brewsterovým úhlem je intenzita odraženého lineárně polarizovaného světla velmi nízká (u rozhraní vzduch-sklo je to asi 4 % intenzity dopadajícího paprsku). Proto se pro zvýšení intenzity odraženého světla (nebo pro polarizaci světla procházejícího do skla v rovině rovnoběžné s rovinou dopadu) používá několik upevněných desek složených do patky - Stoletovovy nohy. Je snadné vidět, co se na výkresu děje. Nechte paprsek světla dopadat na horní část chodidla. První deska bude odrážet plně polarizovaný paprsek (asi 4 % původní intenzity), druhá deska bude také odrážet plně polarizovaný paprsek (asi 3,75 % původní intenzity) a tak dále. V tomto případě bude paprsek vycházející ze spodní části chodidla při přidávání desek stále více polarizován v rovině rovnoběžné s rovinou dopadu. Dopad Stoletovovy nohy na světlo názorně ukazuje jeden z filmů o polarizaci světla [2] .

Brewsterův zákon lze odvodit z Fresnelových vzorců popisujících závislost amplitudy, fáze a polarizace odražených a lomených světelných vln na odpovídajících charakteristikách vlny dopadající na dielektrické rozhraní.

Plná refrakce

Totální lom  - efekt, který se projevuje, když příčné rovinně polarizované vlny dopadají na rozhraní nepodobných prostředí a spočívá v nepřítomnosti odražené vlny . Efekt lze pozorovat pouze v případě vertikálně polarizovaného vlnového proudu dopadajícího (směr vektoru síly elektromagnetického pole  je v rovině dopadu) na rozhraní mezi médii pod Brewsterovým úhlem. V tomto případě bude podle zákona lomu odražený proud obsahovat pouze horizontálně polarizované složky, a protože dopadající proud neobsahoval horizontálně polarizované vlny, odražený proud bude chybět. Veškerá energie dopadajícího proudu tedy bude v lomených vlnách.

Koncept úplného lomu je důležitý pro rádiové komunikace : většina bičových antén vyzařuje přesně vertikálně polarizované vlny. Pokud tedy vlna dopadne na rozhraní (například země, vodu nebo ionosféru ) pod úhlem Brewster, nebude tam žádná odražená vlna, respektive nebude tam žádný komunikační kanál .

Poznámky

  1. ↑ Brewsterův zákon archivován 8. května 2012 na Wayback Machine  - článek Encyklopedie fyziky.
  2. ↑ Polarizace světla (Filmový kotouč (digitalizované video)). Studio Lennauchfilm (1981). Získáno 13. září 2019. Archivováno z originálu 10. března 2020.

Literatura

Odkazy