Angle de Brewster : lumière réfléchie parfaitement polarisée
1 · Prédire
À un angle d'incidence particulier (angle de Brewster), la lumière réfléchie par une surface devient parfaitement polarisée : le faisceau réfléchi ne contient qu'une seule direction de polarisation. Une surface à indice plus élevé a-t-elle un angle de Brewster plus grand ou plus petit ?
- Un indice plus élevé donne un angle de Brewster plus petit.
- Plus grand — un indice de réfraction plus élevé nécessite un angle d'incidence plus raide pour satisfaire la condition de Brewster.
- L'angle de Brewster ne dépend pas de l'indice de la surface.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage Brewster et appuyez sur Réinitialiser. La lumière se déplace de l'air (n₁ = 1.0) vers le verre.
- Activez la lecture de l'angle de Brewster.
- Réglez l'indice de réfraction du verre pour chaque essai et enregistrez l'angle de Brewster.
3 · Collecter les Données
| Indice de verre n₂ | Angle de Brewster θ_B (°) |
|---|---|
| 1.33 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
Tracez θ_B (axe y) par rapport à n₂ (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez θ_B = atan(n₂/n₁) en utilisant n₁ = 1.0. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi une surface à indice plus élevé (n₂ plus grand) nécessite un angle de Brewster PLUS GRAND – une incidence plus raide – pour obtenir une réflexion parfaitement polarisée.
5 · Approfondir
- Sous l'angle de Brewster, l'éblouissement réfléchi (comme celui d'un lac ou d'une route mouillée) est presque entièrement polarisé horizontalement. C'est exactement pourquoi les lunettes de soleil polarisées (bloquant la polarisation horizontale) sont si efficaces pour réduire l'éblouissement : elles sont réglées pour bloquer précisément la lumière la plus fortement réfléchie sous les angles de vision typiques.
- À l'angle de Brewster, le faisceau réfléchi contient ZÉRO de lumière polarisée p (polarisée dans le plan d'incidence) — seule la lumière polarisée s est réfléchie. Expliquez pourquoi cela signifie qu'un appareil photo doté d'un filtre polarisant, tourné pour bloquer la lumière polarisée s, peut presque éliminer les reflets sur le verre ou l'eau à cet angle spécifique.
La physique derrière cette expérience
Angle de Brewster
À l'angle d'incidence spécifique θ_B = atan(n₂/n₁), la lumière réfléchie devient parfaitement polarisée (purement polarisée en s, avec les rayons réfléchis et réfractés exactement à 90° l'un par rapport à l'autre). C’est la base physique des lunettes de soleil polarisées anti-éblouissantes et des filtres d’appareil photo.