Optiikka

Brewsterin kulma

Brewsterin kulmassa (θ_B = arctan(n₂/n₁)) vain p-polarisoitu heijastunut komponentti on nolla; heijastunut säde on siten s-polarisoitu.

Brewsterin kulma – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Brewsterin kulmassa (θ_B = arctan(n₂/n₁)) vain p-polarisoitu heijastunut komponentti on nolla; heijastunut säde on siten s-polarisoitu. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Brewsterin kulma

Kohdassa θ_B heijastunut p-polarisaatio häviää, jolloin jäljelle jää s-polarisaatio.

Brewsterin kulmassa (θ_B = arctan(n₂/n₁)) vain p-polarisoitu heijastunut komponentti on nolla; heijastunut säde on siten s-polarisoitu.

• θ_B = arctan(n₂/n₁)
• Polarisoitu heijastus

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Yhdessä erityisessä tulokulmassa (Brewsterin kulma) pinnasta heijastuva valo muuttuu täydellisesti polarisoituneeksi – heijastunut säde sisältää vain yhden polarisaatiosuunnan. Onko korkeammaindeksisella pinnalla suurempi vai pienempi Brewsterin kulma?

Punniteltavat ennusteet

• Korkeampi indeksi antaa pienemmän Brewsterin kulman.
• Suurempi – korkeampi taittokerroin vaatii jyrkemmän tulokulman täyttämään Brewsterin ehdon.
• Brewsterin kulma ei riipu pinnan indeksistä.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Lasin indeksi n₂

Mitä mittaat:

• Brewsterin kulma θ_B (°)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa Brewster-esiasetus ja paina Nollaa. Valo kulkee ilmasta (n₁ = 1.0) kohti lasia.
2. Ota käyttöön Brewsterin kulman lukema.
3. Aseta lasin taittokerroin jokaiselle suoritukselle ja kirjaa Brewsterin kulma.

Hallitseva yhtälö

Brewsterin kulma — θ_B = arctan(n₂/n₁)

Tietyssä tulokulmassa θ_B = atan(n₂/n₁) heijastunut valo muuttuu täydellisesti polarisoituneeksi (puhtaasti s-polarisoituneeksi, heijastuneen ja taittuneen säteen ollessa täsmälleen 90° toisiinsa nähden). Tämä on polarisoitujen häikäisynestolasien ja kamerasuodattimien fysikaalinen perusta.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske θ_B = atan(n₂/n₁) arvolla n₁ = 1.0. Vertaa taulukkoon.
• Selitä, miksi korkeammaindeksinen pinta (suurempi n₂) vaatii SUUREMMAN Brewsterin kulman – jyrkemmän tulokulman – saavuttaakseen täydellisesti polarisoituneen heijastuksen.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Brewsterin kulmassa heijastuva häikäisy (kuten järveltä tai märältä tieltä) on lähes kokonaan vaakasuunnassa polarisoitunutta. Tämä on juuri syy, miksi polarisoidut aurinkolasit (estävät vaakapolarisaation) ovat niin tehokkaita leikkaamaan häikäisyä – ne on viritetty estämään täsmälleen valo, joka heijastuu voimakkaimmin tyypillisillä katselukulmilla.
• Brewsterin kulmassa heijastunut säde sisältää NOLLAA p-polarisoitua valoa (polarisoitunut tulotason suunnassa) – vain s-polarisoitunut valo heijastuu. Selitä, miksi tämä tarkoittaa, että kamera, jossa on polarisaatiosuodatin, kierrettynä estämään s-polarisoitunut valo, voi lähes poistaa heijastukset lasista tai vedestä tässä tietyssä kulmassa.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Tervetuloa Brewsteriin
2. Valitse rajapinta
3. Paina Toista
4. Polarisoitu heijastus
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Polarisaatio ja Malusin laki