Ley de brewster
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 25 de mayo de 2019; las comprobaciones requieren 8 ediciones .Ley de Brewster : la ley de la óptica , que expresa la relación de los índices de refracción de dos dieléctricos con un ángulo de incidencia de la luz en el que la luz reflejada desde la interfaz entre los dieléctricos estará completamente polarizada en un plano perpendicular al plano . de incidencia. En este caso, el haz refractado está parcialmente polarizado en el plano de incidencia, y su polarización alcanza su valor máximo (pero no el 100%, ya que solo una parte de la luz polarizada perpendicularmente al plano de incidencia será reflejada desde el límite, y el resto se incluirá en el haz refractado). El ángulo de incidencia en el que el haz reflejado se polariza por completo se denomina ángulo de Brewster [1] . Cuando caen en el ángulo de Brewster, los rayos reflejados y refractados son mutuamente perpendiculares.
Este fenómeno óptico lleva el nombre del físico escocés David Brewster , quien lo descubrió en 1815 .
El efecto polarizador se puede entender teniendo en cuenta lo siguiente:
- Las oscilaciones del campo eléctrico en una onda electromagnética siempre ocurren perpendiculares a la dirección del movimiento.
- La interacción con el dieléctrico ocurre en dos etapas. Primero, la onda incidente genera oscilaciones colectivas de los momentos dipolares de las moléculas dieléctricas, luego estas oscilaciones, a su vez, generan una onda reflejada y refractada.
Entonces, la onda reflejada es generada por oscilaciones de los momentos dipolares de las moléculas del medio. Cuando el ángulo entre la onda reflejada y la refractada es de 90 grados, las oscilaciones del campo eléctrico de la onda reflejada en el plano de incidencia solo pueden ser generadas por oscilaciones de momentos dipolares a lo largo del haz refractado. Sólo la componente longitudinal de las oscilaciones del campo eléctrico del haz refractado podría inducir tales oscilaciones. Pero como no está en el haz refractado, tampoco puede estar en el haz reflejado.
La ley de Brewster se escribe como:
donde es el índice de refracción del segundo medio con respecto al primero, y es el ángulo de incidencia (ángulo de Brewster).
Cuando la luz cae sobre una placa en el ángulo de Brewster, la intensidad de la luz polarizada linealmente reflejada es muy baja (para la interfaz aire-vidrio, es aproximadamente el 4% de la intensidad del haz incidente). Por lo tanto, para aumentar la intensidad de la luz reflejada (o para polarizar la luz que ha pasado al vidrio en un plano paralelo al plano de incidencia), se utilizan varias placas fijas, dobladas en un pie: el pie de Stoletov. Es fácil ver lo que está pasando en el dibujo. Deja que un haz de luz caiga sobre la parte superior del pie. La primera placa reflejará un haz totalmente polarizado (alrededor del 4 % de la intensidad original), la segunda placa también reflejará un haz totalmente polarizado (alrededor del 3,75 % de la intensidad original), y así sucesivamente. En este caso, el haz que emerge de la parte inferior del pie se polarizará cada vez más en un plano paralelo al plano de incidencia a medida que se agreguen las placas. El impacto del pie de Stoletov sobre la luz se muestra claramente en una de las películas sobre la polarización de la luz [2] .
La ley de Brewster se puede derivar de las fórmulas de Fresnel que describen la dependencia de la amplitud, la fase y la polarización de las ondas de luz reflejadas y refractadas de las características correspondientes de la onda incidente en la interfaz dieléctrica.
Refracción completa
Refracción total : un efecto que se manifiesta cuando ondas polarizadas en un plano transversal caen en la interfaz de medios diferentes y consiste en la ausencia de una onda reflejada . El efecto se puede observar solo en el caso de un flujo de onda polarizado verticalmente que cae (la dirección del vector de intensidad del campo electromagnético está en el plano de incidencia) en la interfaz entre los medios en el ángulo de Brewster. En este caso, de acuerdo con la ley de la refracción, la corriente reflejada contendrá solo componentes polarizados horizontalmente, y dado que la corriente incidente no contenía ondas polarizadas horizontalmente, la corriente reflejada estará ausente. Así, toda la energía de la corriente incidente estará en forma de ondas refractadas.
El concepto de refracción total es importante para las comunicaciones por radio : la mayoría de las antenas de látigo irradian ondas exactamente polarizadas verticalmente. Así, si una onda cae sobre una interfaz (por ejemplo, la tierra, el agua o la ionosfera ) en el ángulo de Brewster, no habrá onda reflejada, respectivamente, no habrá canal de comunicación .
Notas
- ↑ Ley de Brewster Archivado el 8 de mayo de 2012 en el artículo Wayback Machine - Encyclopedia of Physics.
- ↑ Polarización de la luz (Carrete de película (video digitalizado)). Estudio Lennauchfilm (1981). Consultado el 13 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 10 de marzo de 2020.
Literatura
- Sivukhin DV Curso general de física. — M. . - T. IV. Óptica.
- Born M., Wolf E. Fundamentos de la óptica. — M .: Nauka, 1973.