Brewster-Winkel: Reflektiertes Licht perfekt polarisiert
1 · Vorhersagen
Bei einem speziellen Einfallswinkel (Brewster-Winkel) wird von einer Oberfläche reflektiertes Licht perfekt polarisiert – der reflektierte Strahl enthält nur eine Polarisationsrichtung. Hat eine Oberfläche mit höherem Index einen größeren oder kleineren Brewster-Winkel?
- Ein höherer Index ergibt einen kleineren Brewster-Winkel.
- Größer – ein höherer Brechungsindex erfordert einen steileren Einfallswinkel, um die Brewster-Bedingung zu erfüllen.
- Der Brewster-Winkel hängt nicht vom Index der Oberfläche ab.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Brewster-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Licht wandert von der Luft (n₁ = 1.0) in Richtung Glas.
- Aktivieren Sie die Brewster-Winkelanzeige.
- Stellen Sie den Brechungsindex des Glases für jeden Versuch ein und notieren Sie den Brewster-Winkel.
3 · Daten sammeln
| Glasindex n₂ | Brewster-Winkel θ_B (°) |
|---|---|
| 1.33 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
Tragen Sie θ_B (y-Achse) gegen n₂ (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf.
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch θ_B = atan(n₂/n₁) mit n₁ = 1.0. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum eine Oberfläche mit höherem Index (n₂ größer) einen GRÖSSEREN Brewster-Winkel – einen steileren Einfall – erfordert, um eine perfekt polarisierte Reflexion zu erreichen.
5 · Vertiefen
- Im Brewster-Winkel ist die reflektierte Blendung (z. B. von einem See oder einer nassen Straße) fast vollständig horizontal polarisiert. Genau aus diesem Grund reduzieren polarisierte Sonnenbrillen (die die horizontale Polarisation blockieren) die Blendung so effektiv – sie sind so abgestimmt, dass sie genau das Licht blockieren, das bei typischen Betrachtungswinkeln am stärksten reflektiert wird.
- Im Brewster-Winkel enthält der reflektierte Strahl NULL p-polarisiertes Licht (polarisiert in der Einfallsebene) – nur s-polarisiertes Licht wird reflektiert. Erklären Sie, warum dies bedeutet, dass eine Kamera mit einem Polarisationsfilter, der so gedreht ist, dass er s-polarisiertes Licht blockiert, Reflexionen von Glas oder Wasser in diesem speziellen Winkel nahezu eliminieren kann.
Die Physik hinter diesem Experiment
Brewsters Winkel
Beim spezifischen Einfallswinkel θ_B = atan(n₂/n₁) wird reflektiertes Licht perfekt polarisiert (rein s-polarisiert, wobei reflektierte und gebrochene Strahlen genau 90° zueinander liegen). Dies ist die physikalische Grundlage für polarisierte Blendschutz-Sonnenbrillen und Kamerafilter.