Por que a luz fica polarizada quando refletida e refratada?

Por que a luz fica polarizada quando refletida e refratada?
Anonim

Uma resposta rápida:

A luz é uma onda transversal, o que significa que o campo elétrico (assim como o campo magnético) é perpendicular à direção da propagação da luz (pelo menos na mídia isotrópica - mas vamos manter as coisas simples aqui).

Assim, quando a luz incide obliquamente no limite de dois meios, o campo elétrico pode ser considerado como tendo dois componentes - um no plano de incidência e outro perpendicular a ele. Para luz não polarizada, a direção do campo elétrico flutua aleatoriamente (enquanto permanece perpendicular à direção da propagação) e, como resultado, os dois componentes são de igual ordem em tamanho.

Quanto de cada componente é transmitido e refletido pode ser descoberto usando as leis do eletromagnetismo. Sem entrar nos detalhes matemáticos aqui, deixe-me citar um resultado - o # p # polarização (o componente do campo elétrico no plano de incidência) não se reflete em absoluto se o ângulo de incidência # theta # satisfaz

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

Onde # n_1 # e # n_2 # são os dois índices de refração. Esse ângulo é chamado de Ângulo Brewster. Para a luz viajando do ar para a água, isso tem um valor de cerca de # 53 ^ circ #

O outro, assim chamado # s # componente, o perpendicular ao plano de incidência, é transmitido e refletido para todos os ângulos de incidência (embora a fração se altere # theta #).

Então, quando a luz incide no ângulo de Brewster - o feixe refletido não tem componente no plano de polarização. É inteiramente # s # polarizado. É por isso que o ângulo de Brewster também é chamado de ângulo de polarização.

Para ângulos de incidência próximos ao ângulo de Brewster, o feixe refletido tem muito mais # s # polarização do que # p # polarização - e por isso é parcialmente polarizada.

O feixe transmitido tem ambos os componentes e, portanto, nunca é completamente polarizado. No entanto, no ângulo de Brewster, todos os # p # componente é transmitido (sem reflexão) e apenas uma parte do # s # componente é transmitido (o resto é refletido) - então a luz transmitida é parcialmente # p # polarizado. Isso também é verdade para ângulos próximos ao ângulo de Brewster.