Закон Брюстера

Явление поляризации света (выделение световых волн с определенными направлениями колебаний светового вектора) наблюдается при отражении и преломлении света на границе раздела двух прозрачных изотропных диэлектриков (например, воздух - стекло). Если угол падения естественного света отличен от нуля, то отраженный и преломленный пучки оказываются частично-поляризованными. Исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания вектора , перпендикулярные к плоскости падения (на рисунке изображены точками), а в преломленном свете – параллельные этой плоскости (изображены стрелками). Степень поляризации отраженного и преломленного света зависит от угла падения естественного света на границу раздела диэлектриков и показателя преломления. Шотландский физик Д. Брюстер (1781 – 1868) установил закон, в соответствии с которым при угле падения (угол Брюстера) отраженный луч является плоскопараллельным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения). Преломленный луч при угле падения поляризуется максимально, но не полностью. Угол Брюстера определяется соотношением

,

где – показатель преломления второй среды, – показатель преломления первой среды.

Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Таким образом, пластинка прозрачного диэлектрика сортирует лучи естественного света, отражая лучи с одним направлением колебаний и преломляя преимущественно с другим.

Что произойдёт, если под углом Брюстера направить поляризованный свет?

Возможны два случая.

а) будет отражённый луч и слабый преломлённый.

б) отражённого луча не будет совсем.

Для определения интенсивности компонент световой волны, колеблющихся во взаимно перпендикулярных плоскостях, при отражении диэлектрика используются формулы Френеля.

i – угол падения, q – угол преломления.

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена путем многократного преломления при условии падения света каждый раз на границу раздела под углом Брюстера. Если, например, для стекла ( =1.53) степень поляризации преломленного луча составляет около 15%, то после преломления на восьми – десяти наложенных друг на друга стеклянных пластинках вышедший свет будет практически полностью поляризован. Такую совокупность пластинок называют стопой. В отсутствие поглощения интенсивность прошедшего через стопу света будет равна половине интенсивности падающего на стопу естественного света. Эта идея эффективно используется в газовых лазерах для получения на выходе из лазера плоско-поляризованных лучей.

Поиск по сайту: