Waarom wordt licht gepolariseerd wanneer het wordt gereflecteerd en gebroken?

Waarom wordt licht gepolariseerd wanneer het wordt gereflecteerd en gebroken?
Anonim

Een snel antwoord:

Licht is een transversale golf, wat betekent dat het elektrische veld (evenals het magnetische veld) loodrecht staat op de voortplantingsrichting van het licht (althans in isotrope media - maar laten we de dingen hier eenvoudig houden).

Dus wanneer licht schuin invalt op de grens van twee media, kan het elektrische veld worden beschouwd als bestaande uit twee componenten - één in het vlak van inval en één loodrecht daarop. Voor niet-gepolariseerd licht, fluctueert de richting van het elektrische veld willekeurig (terwijl hij loodrecht op de voortplantingsrichting blijft) en als gevolg daarvan zijn de twee componenten van gelijke orde in grootte.

Hoeveel van elke component wordt verzonden en gereflecteerd, kan worden berekend aan de hand van de wetten van het elektromagnetisme. Zonder hier op de wiskundige details in te gaan, laat ik een resultaat citeren - het # P # polarisatie (de component van het elektrisch veld in het vlak van inval) wordt niet gereflecteerd helemaal niet als de invalshoek # Theta # voldoet

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

waar # N_1 # en # N_2 # zijn de twee brekingsindexen. Deze hoek wordt de Brewster hoek. Voor licht dat reist van lucht naar water heeft dit een waarde van ongeveer # 53 ^ circ #

De andere, de zogenaamde # S # component, de lijn loodrecht op het invalsvlak, wordt zowel overgedragen als gereflecteerd voor alle invalshoeken (hoewel de breuk verandert met # Theta #).

Dus wanneer er licht invalt in de Brewster-hoek, heeft de gereflecteerde straal geen component in het polarisatievlak. Het is helemaal # S # gepolariseerd. Daarom wordt de Brewster-hoek ook wel de polariserende hoek.

Voor invalshoeken in de buurt van de Brewster-hoek heeft de gereflecteerde straal veel meer # S # polarisatie dan # P # polarisatie - en dus is het gedeeltelijk gepolariseerd.

De uitgezonden bundel heeft beide componenten en is daarom nooit volledig gepolariseerd. Echter, bij de Brewster-hoek, alle # P # component wordt verzonden (geen reflectie) en slechts een deel van de # S # component wordt verzonden (de rest wordt gereflecteerd) - dus het uitgezonden licht is gedeeltelijk # P # gepolariseerd. Dit geldt ook voor hoeken in de buurt van de Brewster-hoek.