زاویهٔ بروستر: بازتاب کامل قطبیشده
1 · پیشبینی
در یک زاویهٔ تابش خاص (زاویهٔ بروستر)، نور بازتابیده از سطح کامل قطبی میشود — پرتوی بازتابی فقط یک جهت قطبش دارد. آیا سطح ضریببالاتر زاویهٔ بروستر بزرگتر یا کوچکتری دارد؟
- ضریب بالاتر زاویهٔ بروستر کوچکتری میدهد.
- بزرگتر — ضریب شکست بالاتر زاویهٔ تابش تندتری میخواهد تا شرط بروستر برقرار شود.
- زاویهٔ بروستر به ضریب سطح بستگی ندارد.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیمی brewster را باز کنید و Reset را بفشارید. نور از هوا (n₁ = 1.0) به سمت شیشه میرود.
- قرائت زاویهٔ بروستر را فعال کنید.
- ضریب شکست شیشه را برای هر آزمایش تنظیم کنید و زاویهٔ بروستر را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| ضریب شیشه n₂ | زاویهٔ بروستر θ_B (°) |
|---|---|
| 1.33 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
برای سه آزمایش، θ_B (محور y) را بر حسب n₂ (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، θ_B = atan(n₂/n₁) را با n₁ = 1.0 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا سطح ضریببالاتر (n₂ بزرگتر) برای رسیدن به بازتاب کامل قطبیشده، زاویهٔ بروستر «بزرگتری» — تابش تندتر — میخواهد.
5 · گسترش
- در زاویهٔ بروستر، بازتاب مزاحم (مثل دریاچه یا جادهٔ خیس) تقریباً کامل افقی قطبی است. دقیقاً به همین دلیل عینکهای قطبی (که قطبش افقی را میبندند) در بریدن انعکاس اینقدر مؤثرند — دقیقاً همان نوری را میبندند که در زاویههای دید معمول قویترین بازتاب را دارد.
- در زاویهٔ بروستر، پرتوی بازتابی «صفر» نور قطبش p (در صفحهٔ تابش) دارد — فقط نور قطبش s بازمیتابد. توضیح دهید چرا این یعنی دوربینی با صافی قطبشنده، چرخانده تا نور s را ببندد، میتواند بازتابهای شیشه یا آب را در همین زاویهٔ خاص تقریباً حذف کند.
فیزیک پشت این آزمایش
زاویهٔ بروستر
در زاویهٔ تابش خاص θ_B = atan(n₂/n₁)، نور بازتابیده کاملاً قطبیده میشود (صرفاً قطبش s، با پرتوهای بازتابیده و شکسته دقیقاً 90° نسبت به هم). این پایهٔ فیزیکی عینکآفتابی ضدخیرگی قطبیده و فیلترهای دوربین است.