Sadržaj
Brewsterski kut, nazvan po škotskom fizičaru Davidu Brewsteru, važan je kut u istraživanju loma svjetlosti. Kad svjetlost udari u površinu poput vodene vode, dio svjetlosti se odbija od površine, dok neki prodire u nju. Međutim, svjetlost koja prodire ne nastavlja se ravno pravom; fenomen poznat kao refrakcija mijenja kut pod kojim svjetlost putuje. To možete vidjeti i sami, gledajući slamku u čaši vode; dio slame vidljiv iznad vode ne izgleda kao da je potpuno povezan s onim što vidite u vodi. To je zato što se kut svjetlosti promijenio uslijed loma, mijenjajući način na koji vaše oči tumače ono što vide.
Pod određenim kutom, lom svjetlosti je minimaliziran; ovo je Brewster kut. Iako se neko lomljenje i dalje pojavljuje, ono je manje od onoga što biste vidjeli pod bilo kojim drugim kutom. Točan kut dijelom ovisi o tvari koju svjetlost ulazi, jer različite tvari uzrokuju različite količine refrakcije dok svjetlost prolazi kroz njih. Srećom, moguće je izračunati kut Brewstera u gotovo svakoj tvari jednostavnom primjenom malo trigonometrije.
Kut polarizacije
Brewster kut označava optimalnu razinu polarizacije koja se može dogoditi unutar materijala za lomljenje. To znači da se svjetlost koja ulazi u materijal pod ovim specifičnim kutom ne raspršuje u više smjerova (što uzrokuje lomljenje.) Umjesto toga, svjetlost nastavlja putovati jednom stazom uz minimalno rasipanje. Taj efekt možete vidjeti kada nosite polarizirane sunčane naočale; leće imaju premaz dizajniran da smanji rasipanje i stvori polarizirani učinak, omogućujući vam da vidite kroz odsjaj na površini vode i druga mjesta na kojima je raspršivanje svjetlosti teško vidjeti.
Budući da je Brewstersov kut optimalni kut za polarizaciju u određenom materijalu, ponekad ga možete vidjeti i kao "kut polarizacije" materijala. Oba termina u osnovi znače istu stvar, međutim, ne brinite se ako vidite da se jedan izvor odnosi na jedan od termina, a drugi izvor koristi drugi.
Brewsters Formula
Da biste izračunali Brewstersov kut, trebate koristiti trigonometrijsku formulu poznatu kao Brewstersova formula. Sama formula je izvedena pomoću matematičkog pravila poznatog kao Snells zakon, ali ne morate znati sami konstruirati formulu da biste je koristili. koristeći θB za predstavljanje Brewsterovog kuta, jednadžba za Brewsterovu formulu je: θB = arctan (n2/n1). Ovdje je pregled onoga što to znači.
U našoj formuli θB predstavlja kut koji su pokušali izračunati (Brewstersov kut). "Arctan" koji vidite je arktangent, što je inverzna funkcija tangente; u slučaju kada y = tan (x), arktangent bi bio x = arctan (y). Od tamo imamo n1 i n2, Oboje označavaju indeks loma materijala koji kroz svjetlost prolaze n1 kao početni materijal (poput zraka) i n2 kao drugi materijal koji pokušava reflektirati ili raštrkati svjetlost (poput vode.) Za izračunavanje ćete morati potražiti indekse loma (vidi Resurse).
Jednom kada ste pogledali indekse za svoje materijale, jednostavno morate priključiti brojeve i izračunati svoj arktangent. Ne zaboravite to n2 ide na vrh vaše frakcije! Koristeći zrak i vodu kao primjer, možete vidjeti da zrak ima indeks loma oko 1,00, a voda (pri približno sobnoj temperaturi) indeks loma 1,33, s obje zaokružene na dvije decimalne točke. Stavljajući ih u formulu, dobivate θB = arctan (1,33 / 1,00) ili θB = arctan (1,33). Ovo možete izračunati na znanstvenom kalkulatoru koristeći preplanuli ten-1 funkcija ako nemate poseban gumb za arctan; to nam daje θB = 0,9261 (zaokruženo na četiri mjesta) ili kut 92,61 stupanj.