Per què la llum es polaritza quan es reflecteix i es refracta?

Per què la llum es polaritza quan es reflecteix i es refracta?
Anonim

Una resposta ràpida:

La llum és una ona transversal, la qual cosa significa que el camp elèctric (així com el camp magnètic) és perpendicular a la direcció de propagació de la llum (almenys en mitjans isotròpics, però mantenim les coses senzilles aquí).

Així, quan la llum incideix de forma obliqua en el límit de dos suports, es pot pensar que el camp elèctric té dos components: un al pla d'incidència i un perpendicular a ell. Per a una llum no polaritzada, la direcció del camp elèctric fluctua de forma aleatòria (mentre es manté perpendicular a la direcció de propagació) i, com a resultat, els dos components tenen una mida igual.

La quantitat de cada component que es transmet i es reflecteix es pot descobrir utilitzant les lleis de l’electromagnetisme. Sense entrar en els detalls matemàtics, permeteu-me citar un resultat: el # p # La polarització (el component del camp elèctric en el pla d’incidència) no es reflecteix en absolut si l’angle d’incidència # theta # satisfà

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

on # n_1 # i # n_2 # són els dos índexs de refracció. Aquest angle es diu el Angle de Brewster. Per a viatges de llum d’aire a aigua, això té un valor aproximat # 53 ^ circ #

L’altre, així anomenat # s # el component, perpendicular al pla d’incidència, es transmet i es reflecteix per a tots els angles d’incidència (encara que la fracció canvia amb # theta #).

Així, quan la llum incideix a l’angle de Brewster, el feix reflectit no té cap component en el pla de polarització. És totalment # s # polaritzat. Per això, l’angle de Brewster també s’anomena el angle de polarització.

Per a angles d'incidència propers a l'angle de Brewster, el feix reflectit té molt més # s # polarització que # p # polarització - i per tant està parcialment polaritzada.

El feix transmès té dos components i, per tant, mai no està completament polaritzat. No obstant això, a l’angle de Brewster, tots els elements # p # El component es transmet (sense reflexió) i només una part de la # s # el component es transmet (la resta es reflecteix) - de manera que la llum transmesa és parcialment # p # polaritzat. Això continua sent cert per als angles propers a l’angle de Brewster.