ทำไมแสงถึงโพลาไรซ์เมื่อสะท้อนและหักเห?

คำตอบด่วน:

แสงเป็นคลื่นตามขวางซึ่งหมายความว่าสนามไฟฟ้า (เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็ก) ตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายของแสง (อย่างน้อยในสื่อ isotropic - แต่ขอให้เรียบง่ายตรงนี้)

ดังนั้นเมื่อแสงตกกระทบอย่างต่อเนื่องบนขอบเขตของสองสื่อสนามไฟฟ้าสามารถคิดได้ว่ามีสององค์ประกอบ - หนึ่งในระนาบของอุบัติการณ์และอีกหนึ่งตั้งฉากกับมัน สำหรับแสงโพลาไรเซชันทิศทางของสนามไฟฟ้าจะแปรปรวนแบบสุ่ม (ในขณะที่ตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจาย) และเป็นผลให้ส่วนประกอบทั้งสองมีขนาดเท่ากัน

สามารถคำนวณจำนวนของแต่ละองค์ประกอบที่ส่งผ่านและสะท้อนออกได้โดยใช้กฎของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยไม่ต้องลงรายละเอียดทางคณิตศาสตร์ที่นี่ให้ฉันพูดผล - # P # โพลาไรเซชัน (ส่วนประกอบของสนามไฟฟ้าในระนาบการเกิดอุบัติเหตุ) ไม่ได้รับการสะท้อนออกมา เลย ถ้ามุมของการเกิด # theta # ความพึงพอใจ

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

ที่ไหน # n_1 # และ # n_2 # เป็นดัชนีหักเหสองอัน มุมนี้เรียกว่า มุมเบียร์. สำหรับแสงเดินทางจากอากาศสู่น้ำสิ่งนี้มีค่าประมาณ # 53 ^ circ #

อื่น ๆ ที่เรียกว่า # s # องค์ประกอบหนึ่งที่ตั้งฉากกับระนาบการเกิดอุบัติเหตุถูกส่งผ่านและสะท้อนกลับสำหรับทุกมุมของการเกิดอุบัติเหตุ (แม้ว่าเศษส่วนจะเปลี่ยนด้วย # theta #).

ดังนั้นเมื่อแสงตกกระทบที่มุมเบียร์สเตอร์ - ลำแสงสะท้อนไม่มีองค์ประกอบใด ๆ ในระนาบของโพลาไรเซชัน มันคือทั้งหมด # s # โพลาไรซ์ นี่คือสาเหตุที่มุมเบียร์สเตอร์เรียกว่า มุมโพลาไรซ์.

สำหรับมุมตกกระทบใกล้กับมุม Brewster ลำแสงที่สะท้อนนั้นมีมากขึ้น # s # โพลาไรซ์กว่า # P # โพลาไรเซชัน - และมันก็มีขั้วบางส่วน

ลำแสงที่ส่งผ่านมีองค์ประกอบทั้งสองดังนั้นจึงไม่มีขั้วสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามที่มุมเบียร์สเตอร์ทุกคน # P # คอมโพเนนต์ถูกส่ง (ไม่มีการสะท้อนกลับ) และเป็นเพียงส่วนหนึ่งของ # s # ส่วนประกอบถูกส่ง (ส่วนที่เหลือสะท้อนให้เห็น) - แสงที่ส่งจึงเป็นบางส่วน # P # โพลาไรซ์ สิ่งนี้ยังคงเป็นจริงสำหรับมุมที่อยู่ใกล้กับมุมเบียร์ด้วยเช่นกัน