Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

Πόλωση από ανάκλαση - Φυσική πόλωση

Όταν μη πολωμένο φως προσπίπτει πάνω σε διαχωριστική επιφάνεια δύο οπτικών υλικών μέσων με δείκτες διάθλασης n1 και n2, τότε εν μέρει ανακλάται και εν μέρει διαθλάται. Αν εξετάσουμε με αναλύτη την ανακλώμενη δέσμη, θα παρατηρήσουμε ότι, όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι περίπου 0ο ή περίπου 90ο, το ανακλώμενο φως δεν είναι πολωμένο. Για ενδιάμεσες γωνίες πρόσπτωσης το ανακλώμενο φως είναι μερικώς πολωμένο, δηλαδή αποτελείται από γραμμικά πολωμένο φως και μη πολωμένο φως. Υπάρχει μία συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης, που ονομάζεται γωνία ολικής πόλωσης (θp), για την οποία το ανακλώμενο φως είναι πλήρως πολωμένο. Ας προσπαθήσουμε να παραστήσουμε γραφικά το φαινόμενο χρησιμοποιώντας δύο συνιστώσες του ηλεκτρικού πεδίου, μία παράλληλη προς την ανακλώσα επιφάνεια (με τελείες) και μία κάθετη προς την πρώτη και τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος (με βέλη). Έτσι στο σχήμα 1-26α έχουμε μερική πόλωση του προσπίπτοντος φωτός, δηλαδή η ανακλώμενη δέσμη και η διαθλώμενη είναι μερικώς πολωμένες. Υποθέτουμε τώρα ότι μεταβάλλουμε τη γωνία πρόσπτωσης, ώσπου η ανακλώμενη και η διαθλώμενη δέσμη να σχηματίζουν γωνία 90ο, δηλαδή να ισχύει θ2+θp=90o. Τότε η ανακλώμενη δέσμη είναι πλήρως πολωμένη, ενώ η διαθλώμενη είναι μερικώς πολωμένη (σχήμα 1-26β). Η γωνία ολικής πόλωσης θp συνδέεται με τους δείκτες διάθλασης n1 και n2 των δύο οπτικών υλικών. Η σύνδεση αυτή προκύπτει από το νόμο του Snell (Σνελ), σύμφωνα με τον οποίο ο λόγος n2/n1 των δεικτών διάθλασης είναι αντιστρόφως ανάλογος των ημιτόνων των γωνιών πρόσπτωσης θ1 και διάθλασης θ2, δηλαδή:

Εφαρμόζοντας λοιπόν την παραπάνω σχέση για θ1=θp και για θ2=90ο θp έχουμε:

Όμως από την τριγωνομετρία ισχύει: ημ(90οθp)= συνθp. Άρα τελικά προκύπτει:

Η τελευταία σχέση είναι γνωστή ως νόμος του Brewster (Μπρούστερ) και η γωνία ολικής πόλωσης ονομάζεται γωνία του Brewster.

Άρα: Η γωνία ολικής πόλωσης του φωτός, για κάθε μέσο, είναι εκείνη η γωνία πρόσπτωσης για την οποία η ανακλώμενη ακτίνα και η διαθλώμενη είναι κάθετες μεταξύ τους.

Αν τώρα το ένα οπτικό υλικό είναι το κενό ή ο ξηρός αέρας, οπότε n1=1, τότε n2=n και η σχέση παίρνει τη μορφή: n=εφθp.

Νόμος του Brewster

Νόμος του Snell

1-26 (α) Όταν μη πολωμένο φως προσπίπτει σε διαχωριστική επιφάνεια δύο υλικών, η ανακλώμενη και η διαθλώμενη ακτίνα είναι μερικώς πολωμένες. (β) Όταν μη πολωμένο φως προσπίπτει σε ανακλώσα επιφάνεια υπό γωνία ίση με τη γωνία ολικής πόλωσης, η ανακλώμενη και η διαθλώμενη ακτίνα είναι κάθετες μεταξύ τους.