Brewsterov kut, nazvan po škotskom fizičaru Davidu Brewsteru, važan je kut u proučavanju loma svjetlosti. Kad svjetlost udari o površinu, poput vodenog tijela, dio svjetlosti se odbije od površine, dok dio prodre u nju. Svjetlost koja prodire, međutim, ne mora se nastaviti u ravnoj liniji; fenomen poznat kao lom mijenja kut pod kojim svjetlost putuje. To možete i sami vidjeti gledajući slamku u čaši vode; dio slame vidljiv iznad vode ne izgleda kao da je u potpunosti povezan s onim što vidite u vodi. To je zato što se kut svjetlosti promijenio uslijed loma, mijenjajući način na koji vaše oči tumače ono što vide.
Pod određenim kutom lom svjetlosti je minimaliziran; ovo je Brewsterov kut. Iako se još uvijek javlja neka refrakcija, ona je manja od one koju biste vidjeli pod bilo kojim drugim kutom. Točan kut djelomično ovisi o tvari u koju svjetlost ulazi, jer različite tvari uzrokuju različite količine loma dok svjetlost prolazi kroz njih. Srećom, moguće je izračunati Brewsterov kut u gotovo svakoj tvari jednostavno primjenom malo trigonometrije.
Kut polarizacije
Brewsterov kut ukazuje na optimalnu razinu polarizacije koja se može dogoditi unutar lomnog materijala. To znači da se svjetlost koja ulazi u materijal pod tim određenim kutom ne raspršuje u više smjerova (što je ono što uzrokuje lomljenje.) Umjesto toga, svjetlost nastavlja putovati jednom putanjom s minimalnom količinom raspršivanje. Ovaj efekt možete vidjeti kada nosite polarizirane sunčane naočale; leće imaju premaz dizajniran da smanji raspršenje i stvori polarizirani efekt, dopuštajući vam vidjeti kroz odsjaj na površini vode i na drugim mjestima na kojima je teško rasipanje svjetlosti vidjeti.
Budući da je Brewsterov kut optimalni kut za polarizaciju u danom materijalu, ponekad ćete ga vidjeti i kao "kut polarizacije" materijala. Oba izraza u osnovi znače isto, međutim, ne brinite ako vidite da se jedan izvor odnosi na jedan od termina, a drugi izvor koristi drugi.
Brewsterova formula
Da biste izračunali Brewsterov kut, trebate koristiti trigonometrijsku formulu poznatu kao Brewsterova formula. Sama formula izvedena je pomoću matematičkog pravila poznatog kao Snelllov zakon, ali ne morate znati kako sami konstruirati formulu da biste je koristili. KoristećiθB da bismo predstavili Brewsterov kut, jednadžba za Brewsterovu formulu je:
\ theta_B = \ arctan {\ frac {n_2} {n_1}}
Evo raščlambe što ovo znači.
U našoj formuli,θB predstavlja kut koji pokušavamo izračunati (Brewsterov kut). "Arktan" koji vidite je arktangens, što je inverzna funkcija tangente; u slučaju kadag= preplanuli (x), arktangens bi biox= arktan (g). Odatle imamon1 in2. Oboje ukazuju na indeks loma materijala kroz koje svjetlost putujen1 kao početni materijal (kao što je zrak) in2 budući da je drugi materijal koji pokušava odbiti ili raspršiti svjetlost (poput vode.) Za izračun ćete morati potražiti indekse loma (pogledajte Resursi).
Nakon što pogledate indekse za svoje materijale, jednostavno morate priključiti brojeve i izračunati svoj arktangens. Ne zaboravi ton2 ide na vrh vaše frakcije! Na primjeru zraka i vode možete vidjeti da zrak ima indeks loma oko 1,00 i vodu (na približno sobnoj temperaturi) ima indeks loma 1,33, s oba zaokružena na dvije decimale bodova. Smještajući ih u formulu, dobivate:
\ theta_B = \ arctan {\ frac {1,33} {1,00}} = 0,9261 \ text {radijani}
To možete izračunati na znanstvenom računalu pomoću žute boje-1 funkcija ako nemate namjenski gumb za arctan; to nam dajeθB = 0,9261 radijana (zaokruženo na četiri mjesta) ili kut od 53,06 stupnjeva.
