Hvorfor blir lyset polarisert når det reflekteres og brytes?

Hvorfor blir lyset polarisert når det reflekteres og brytes?
Anonim

Et raskt svar:

Lys er en tverrbølge, som betyr at det elektriske feltet (så vel som magnetfeltet) er vinkelrett på retningen av forplantning av lys (i det minste i isotropiske medier - men la oss holde det enkelt her).

Så når lyset faller skråt på grensen til to medier, kan det elektriske feltet betraktes som å ha to komponenter - en i forekomstplanet og en vinkelrett på den. For upolarisert lys svinger retningen til det elektriske feltet tilfeldig (mens det holder seg vinkelrett på forplantningsretningen) og som et resultat er de to komponentene av samme rekkefølge i størrelse.

Hvor mye av hver komponent som overføres og reflekteres, kan utregnes ved bruk av elektromagnetismeloven. Uten å gå inn i matematiske detaljer her la meg sitere et resultat - # P # polarisering (komponenten av det elektriske feltet i forekomstplanet) blir ikke reflektert i det hele tatt hvis innfallsvinkelen # Theta # tilfredsstiller

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

hvor # N_1 # og # N_2 # er de to brytningsindeksene. Denne vinkelen kalles Brewster vinkel. For lett å reise fra luft til vann har dette en verdi på ca. # 53 ^ Krets #

Den andre, såkalte # S # komponent, den ene vinkelrett på innfallsvinklet, blir både overført og reflektert for alle forekomstvinkler (selv om fraksjonen endres med # Theta #).

Så når lyset henger i Brewster-vinkelen, har den reflekterte strålen ingen komponent i polarisasjonsplanet. Det er helt # S # polarisert. Derfor kalles Brewster-vinkelen også polariseringsvinkel.

For forekomstvinkler nær Brewster-vinkelen, har den reflekterte strålen mye mer # S # polarisasjon enn # P # polarisasjon - og så er det delvis polarisert.

Den overførte strålen har begge komponenter og er derfor aldri helt polarisert. Men i Brewster-vinkelen, alle # P # komponent overføres (ingen refleksjon) og bare en del av # S # komponent overføres (resten reflekteres) - slik at det overførte lyset er delvis # P # polarisert. Dette gjelder også for vinkler nær Brewster-vinkelen.