Hvorfor bliver lyset polariseret, når det reflekteres og brydes?

Hvorfor bliver lyset polariseret, når det reflekteres og brydes?
Anonim

Et hurtigt svar:

Lys er en tværgående bølge, hvilket betyder, at det elektriske felt (såvel som magnetfeltet) er vinkelret på udbredelsen af lys (i det mindste i isotropiske medier - men lad os holde tingene simple her).

Så når lyset er indfaldende skråt på grænsen af to medier, kan det elektriske felt anses for at have to komponenter - et i forekomstplanet og et vinkelret på det. For upolariseret lys svinger retningen af det elektriske felt tilfældigt (mens det holder sig vinkelret på udbredelsesretningen) og som følge heraf er de to komponenter af samme rækkefølge i størrelse.

Hvor meget af hver komponent der transmitteres og reflekteres, kan udregnes ved anvendelse af elektromagnetismeloven. Uden at gå ind i de matematiske detaljer, lad mig citere et resultat - # P # polarisering (komponenten af det elektriske felt i forekomstplanet) bliver ikke reflekteret overhovedet hvis indfaldsvinklen # Theta # tilfredsstiller

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

hvor # N_1 # og # N_2 # er de to brydningsindekser. Denne vinkel hedder Brewster vinkel. For lys, der rejser fra luft til vand, har dette en værdi på ca. # 53 ^ circ #

Den anden, såkaldte # S # komponent, den ene vinkelret på forekomstplanet, transmitteres og reflekteres begge for alle incidensvinkler (selv om fraktionen ændres med # Theta #).

Så når lyset forekommer i Brewster-vinklen - har den reflekterede stråle ingen komponent i polarisationsplanet. Det er helt # S # polariseret. Derfor kaldes Brewster-vinklen også polariseringsvinkel.

For indfaldsvinkler tæt på Brewster-vinklen har den reflekterede stråle meget mere # S # polarisering end # P # polarisation - og så er den delvist polariseret.

Den transmitterede stråle har begge komponenter og er derfor aldrig fuldstændig polariseret. Men i Brewster-vinklen er alle de # P # komponent overføres (ingen refleksion) og kun en del af # S # komponent overføres (resten afspejles) - så det transmitterede lys er delvist # P # polariseret. Dette gælder også for vinkler tæt på Brewster-vinklen.