Škotijos fiziko Davido Brewsterio vardu pavadintas Brewsterio kampas yra svarbus kampas tiriant šviesos lūžimą. Kai šviesa atsitrenkia į tokį paviršių kaip vandens telkinys, dalis šviesos atsispindi nuo paviršiaus, o dalis prasiskverbia į jį. Skverbiasi šviesa nebūtinai tęsiasi tiesia linija; reiškinys, žinomas kaip lūžis, keičia šviesos sklidimo kampą. Tuo įsitikinsite patys, žiūrėdami į šiaudelį stiklinėje vandens; šiaudų dalis, matoma virš vandens, neatrodo visiškai sujungta su tuo, ką matote vandenyje. Taip yra todėl, kad šviesos kampas pasikeitė dėl lūžio, pakeisdamas tai, kaip jūsų akys interpretuoja tai, ką jie mato.
Tam tikru kampu šviesos lūžis yra sumažintas iki minimumo; tai yra Brewsterio kampas. Nors tam tikras lūžis vis dar pasitaiko, jis yra mažesnis už tą, kurį matytumėte kitu kampu. Tikslus kampas iš dalies priklauso nuo medžiagos, į kurią patenka šviesa, nes skirtingos medžiagos, prasiskverbdamos pro jas, sukelia skirtingą lūžio laipsnį. Laimei, galima apskaičiuoti Brewsterio kampą beveik bet kurioje medžiagoje, paprasčiausiai taikant šiek tiek trigonometrijos.
Poliarizacijos kampas
Brewsterio kampas rodo optimalų poliarizacijos lygį, kuris gali atsirasti lūžtančioje medžiagoje. Tai reiškia, kad šviesa, patekusi į medžiagą šiuo konkrečiu kampu, nesklinda keliomis kryptimis (kas ir sukelia refrakciją.) Vietoj to, šviesa toliau keliauja vienu keliu su minimaliu barstymas. Šį efektą galite pamatyti dėvėdami poliarizuotus saulės akinius; lęšiai turi dangą, skirtą sumažinti sklaidą ir sukurti poliarizuotą efektą, leidžiantį jums pamatyti pro vandens paviršių ir kitas vietas, kuriose šviesą skleidžiantis sunku jį pamatyti matyti.
Kadangi Brewsterio kampas yra optimalus tam tikros medžiagos poliarizacijos kampas, kartais jį pamatysite ir kaip medžiagos „poliarizacijos kampą“. Tačiau abu terminai iš esmės reiškia tą patį, todėl nesijaudinkite, jei matote, kad vienas šaltinis nurodo vieną iš terminų, o kitas šaltinis naudoja kitus.
Brewsterio formulė
Norėdami apskaičiuoti Brewsterio kampą, turite naudoti trigonometrinę formulę, žinomą kaip Brewsterio formulė. Pati formulė gaunama naudojant matematinę taisyklę, vadinamą Snello dėsniu, tačiau jūs neturite žinoti, kaip pats susikurti formulę, kad ją galėtumėte naudoti. NaudojantθB norint atspindėti Brewsterio kampą, Brewsterio formulės lygtis yra tokia:
\ theta_B = \ arktanas {\ frac {n_2} {n_1}}
Čia pateikiamas išskaidymas, ką tai reiškia.
Mūsų formulėjeθB nurodo kampą, kurį bandome apskaičiuoti (Brewsterio kampas). „Arktanas“, kurį matote, yra arktangentas, kuris yra atvirkštinė liestinės funkcija; tuo atveju, kaiy= įdegis (x), arktangentas būtųx= arktanas (y). Iš ten mes turimen1 irn2. Tai abu rodo medžiagų, per kurias sklinda šviesa, lūžio rodiklįn1 yra pradinė medžiaga (pvz., oras) irn2 tai yra antroji medžiaga, kuri bando atspindėti ar išsklaidyti šviesą (pvz., vandenį). Norėdami atlikti skaičiavimą, turite ieškoti lūžio rodiklių (žr. Ištekliai).
Peržiūrėję savo medžiagų rodiklius, paprasčiausiai turite prijungti skaičius ir apskaičiuoti arktangentą. Nepamiršk ton2 eina ant jūsų trupmenos viršaus! Kaip pavyzdį naudodami orą ir vandenį, galite pamatyti, kad oro lūžio rodiklis yra maždaug 1,00, o vandens lūžio rodiklis - maždaug (maždaug kambario temperatūroje) lūžio rodiklis yra 1,33, abu suapvalinti iki dviejų skaičių po kablelio taškų. Pateikdami juos į formulę gausite:
\ theta_B = \ arctan {\ frac {1.33} {1.00}} = 0,9261 \ text {radians}
Tai galite apskaičiuoti mokslinėje skaičiuoklėje naudodami įdegį-1 funkcija, jei neturite tam skirto „Arctan“ mygtuko; tai darydami duoda mumsθB = 0,9261 radianas (suapvalintas iki keturių vietų) arba 53,06 laipsnių kampas.