تُعرف زاوية بروستر، التي سميت على اسم الفيزيائي الاسكتلندي السير ديفيد بروستر، بظاهرة رائعة في البصريات تصف زاوية سقوط محددة حيث ينتقل الضوء المستقطب موازياً لِمستوى السقوط بالكامل عبر واجهة بين وسطين، دون انعكاس. تُطبق هذه الزاوية في مجالات متعددة بشكل ملحوظ، بدءًا من الطلاءات البصرية إلى النظارات الشمسية المستقطبة.
فهم زاوية بروستر
عندما يصطدم الضوء بواجهة بين وسطين، مثل الهواء والزجاج، يمكن أن ينعكس وينكسر. يمكن أن يكون الضوء المنعكس مستقطبًا، مما يعني أن مجاله الكهربائي يهتز في اتجاه معين. زاوية بروستر هي زاوية السقوط حيث يكون الضوء المنعكس مستقطبًا بالكامل عموديًا على مستوى السقوط.
الفيزياء وراء ذلك
تنشأ زاوية بروستر من تفاعل الضوء مع الإلكترونات في المادة. عندما يكون الضوء مستقطبًا موازياً لِمستوى السقوط، يتفاعل المجال الكهربائي لموجة الضوء مع الإلكترونات في المادة، مما يجعلها تهتز في نفس الاتجاه. تولد هذه التذبذبات موجة ثانوية تلغي الموجة المنعكسة عند زاوية بروستر.
زاوية بروستر للاستقطابات المختلفة
بالنسبة للاستقطاب العمودي (المجال الكهربائي عمودي على مستوى السقوط)، لا توجد زاوية بروستر للمواد غير المغناطيسية. ويرجع ذلك إلى أن المجال الكهربائي لا يتفاعل مع الإلكترونات بنفس الطريقة، وبالتالي لا يحدث إلغاء للموجة المنعكسة.
صيغة زاوية بروستر
يمكن حساب زاوية بروستر باستخدام الصيغة التالية:
tan θ_B = n₂/n₁
حيث:
تطبيقات زاوية بروستر
تتمتع زاوية بروستر بتطبيقات عملية متعددة، تشمل:
الاستنتاج
تُعد زاوية بروستر ظاهرة بصرية رائعة ذات تطبيقات عملية متعددة. من خلال فهم المبادئ الكامنة وراء هذه الزاوية الخاصة، يمكننا تصميم وتحسين الأجهزة البصرية، وتقليل الانعكاسات غير المرغوب فيها، وتعزيز كفاءة نقل الضوء.
Instructions: Choose the best answer for each question.
1. What is the Brewster angle? a) The angle of incidence at which light is completely reflected. b) The angle of incidence at which light is completely refracted. c) The angle of incidence at which light polarized parallel to the plane of incidence is completely transmitted. d) The angle of incidence at which light is completely absorbed.
c) The angle of incidence at which light polarized parallel to the plane of incidence is completely transmitted.
2. What is the key characteristic of reflected light at the Brewster angle? a) It is completely unpolarized. b) It is completely polarized perpendicular to the plane of incidence. c) It is completely polarized parallel to the plane of incidence. d) It is completely absorbed.
b) It is completely polarized perpendicular to the plane of incidence.
3. Which of the following is NOT an application of the Brewster angle? a) Polarized sunglasses b) Optical coatings c) Laser technology d) Diffraction gratings
d) Diffraction gratings
4. What is the Brewster angle formula? a) tan θB = n₁/n₂ b) sin θB = n₁/n₂ c) cos θB = n₁/n₂ d) tan θB = n₂/n₁
d) tan θ_B = n₂/n₁
5. What happens to light polarized perpendicular to the plane of incidence at the Brewster angle? a) It is completely reflected. b) It is completely transmitted. c) It is partially reflected and partially transmitted. d) It is completely absorbed.
c) It is partially reflected and partially transmitted.
Problem:
A beam of light is incident from air (n₁ = 1) onto a glass surface (n₂ = 1.5). Calculate the Brewster angle for this situation.
Steps:
Instructions: Show your calculations and express the answer in degrees.
1. tan θ_B = n₂/n₁ = 1.5/1 = 1.5 2. θ_B = tan⁻¹(1.5) = 56.3°
Comments