Закон Брюстера

При падении естественного света на границу раздела двух изотропных диэлектриков отраженный и преломленный лучи света частично поляризуются. Однако при определенном угле падения _Б, удовлетворяющему условию

где – относительный показатель преломления среды, равный отношению абсолютных показателей преломления обеих сред ( ), отраженный луч оказывается полностью поляризованным. В отраженном луче содержатся только колебания вектора , перпендикулярные плоскости падения, отмеченные точками на отраженном луче , который приведен на рис. 3.6, а. При этом преломленный луч поляризован частично, и в нем преобладают колебания вектора , параллельные плоскости падения.

Сформулируем закон Брюстера: при падении света на границу раздела двух диэлектриков под углом, тангенс которого равен относительному показателю преломления этих сред, отраженный луч полностью поляризован, преломленный луч – частично поляризован. Угол между преломленным и отраженным лучами в этом случае равен 90^о.

Такой угол падения света называют углом полной поляризации или углом Брюстера. Этот угол имеет определенное значение для каждого диэлектрика. Для угла Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Согласно закону преломления света

где – угол преломления. По закону Брюстера

Следовательно, , . Так как угол падения равен углу отражения, то и сумма угла падения и угла отражения также равна 90^о, а значит, угол между отраженным и преломленным лучами составляет 90^о.

М ожно дать следующее объяснение закону Брюстера. Падающий на границу раздела двух диэлектриков естественный свет можно представить в виде двух плоскополяризованных волн, векторы и которых лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях. Одна компонента лежит в плоскости падения (стрелки на рис. 3.6, а), а другая компонента перпендикулярна плоскости падения (точки на рис. 3.6, а).

При проникновении световой волны в диэлектрик, ее электрическое поле вызывает вынужденные колебания электронов, принадлежащих атомам (или молекулам) второй среды. Колебания электронов совершаются в направлениях, совпадающих с направлениями вектора , т. е. происходят в плоскости падения и перпендикулярно ей. Колеблющийся электрон излучает вторичную электромагнитную плоскополяризованную волну, интенсивность которой зависит от направления распространения этой волны, и может быть представлена полярной диаграммой излучения (рис. 3.7).

Здесь радиус-вектор характеризует величину интенсивности излучения в определенном направлении. Как видно из диаграммы, вдоль оси колебания электрона излучение отсутствует, а вдоль направления, перпендикулярного этой оси, оно максимально. При падении поляризованного света на диэлектрик под углом Брюстера (см. рис. 3.6, б) отраженный луч перпендикулярен преломленному , а луч совпадает с направлением колебаний вектoра и направлением колебаний электронов, колеблющихся в плоскости падения. Следовательно, эти электроны не излучают энергии вдоль . По этой причине отраженный свет на рис. 3.6, б в направлении отсутствует.