มุมของบริวสเตอร์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวสก็อต เดวิด บริวสเตอร์ เป็นมุมที่สำคัญในการศึกษาการหักเหของแสง เมื่อแสงตกกระทบพื้นผิว เช่น ตัวน้ำ แสงบางส่วนจะสะท้อนออกจากพื้นผิวในขณะที่แสงบางส่วนส่องเข้ามา อย่างไรก็ตาม แสงที่ทะลุผ่านไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นตรงเสมอไป ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหักเหของแสงจะเปลี่ยนมุมที่แสงเดินทาง คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ด้วยตาของคุณเองโดยการมองดูฟางในแก้วน้ำ ส่วนของฟางที่มองเห็นได้เหนือน้ำนั้นดูไม่สัมพันธ์กับสิ่งที่คุณเห็นในน้ำ นั่นเป็นเพราะว่ามุมของแสงเปลี่ยนไปเนื่องจากการหักเหของแสง ทำให้วิธีที่ดวงตาของคุณตีความสิ่งที่พวกเขาเห็นเปลี่ยนไป
ในมุมหนึ่ง การหักเหของแสงจะลดลง นี่คือมุมของบรูว์สเตอร์ แม้ว่าการหักเหของแสงจะยังคงเกิดขึ้น แต่ก็น้อยกว่าที่คุณเห็นในมุมอื่นๆ มุมที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับสสารที่แสงเข้ามาส่วนหนึ่ง เนื่องจากสารต่างๆ ทำให้เกิดการหักเหของแสงในปริมาณที่ต่างกันเมื่อแสงผ่านเข้าไป โชคดีที่มันเป็นไปได้ที่จะคำนวณมุมของบรูว์สเตอร์ในสารอะไรก็ได้เพียงแค่ใช้ตรีโกณมิติเล็กน้อย
มุมโพลาไรซ์
มุมของ Brewster บ่งบอกถึงระดับโพลาไรซ์ที่เหมาะสมที่สุดที่อาจเกิดขึ้นภายในวัสดุหักเหแสง สิ่งนี้หมายความว่าแสงที่เข้าสู่วัสดุที่มุมเฉพาะนี้จะไม่กระจายไปหลายทิศทาง (ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการหักเหของแสง) แต่แสงยังคงเดินทางต่อไปในเส้นทางเดียวโดยมีค่าน้อยที่สุด กระจัดกระจาย คุณสามารถเห็นผลนี้เมื่อสวมแว่นกันแดดโพลาไรซ์ เลนส์มีการเคลือบที่ออกแบบมาเพื่อลดการกระเจิงและสร้างเอฟเฟกต์โพลาไรซ์ ให้คุณ มองทะลุผ่านแสงสะท้อนบนผิวน้ำและสถานที่อื่นๆ ที่แสงกระจัดกระจายทำให้ยากต่อการ ดู.
เนื่องจากมุมของบรูว์สเตอร์เป็นมุมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการโพลาไรซ์ในวัสดุที่กำหนด บางครั้งคุณจะเห็นเรียกว่า "มุมโพลาไรซ์" ของวัสดุเช่นกัน คำทั้งสองคำมีความหมายเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม อย่ากังวลหากคุณเห็นแหล่งหนึ่งอ้างถึงคำใดคำหนึ่ง และอีกแหล่งหนึ่งใช้อีกแหล่งหนึ่ง
สูตรของบริวสเตอร์
ในการคำนวณมุมของบรูว์สเตอร์ คุณต้องใช้สูตรตรีโกณมิติที่เรียกว่าสูตรของบริวสเตอร์ ตัวสูตรเองได้มาจากการใช้กฎทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่ากฎของสเนลล์ แต่คุณไม่จำเป็นต้องรู้วิธีสร้างสูตรด้วยตัวเองเพื่อนำไปใช้ ใช้θบี เพื่อแสดงมุมของบรูว์สเตอร์ สมการของสูตรของบรูว์สเตอร์คือ:
\theta_B=\arctan{\frac{n_2}{n_1}}
นี่คือรายละเอียดของความหมาย
ในสูตรของเราθบี แทนมุมที่เราพยายามจะคำนวณ (มุมของบริวสเตอร์) "อาร์คแทน" ที่คุณเห็นคืออาร์คแทนเจนต์ ซึ่งเป็นฟังก์ชันผกผันของแทนเจนต์ ในกรณีที่y= ตาล (x) อาร์กแทนเจนต์จะเป็นx= อาร์คแทน (y). จากนั้นเราก็มีน1 และน2. ทั้งสองสิ่งนี้บ่งบอกถึงดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุที่แสงเดินทางผ่านด้วยน1 เป็นวัสดุเริ่มต้น (เช่นอากาศ) และน2 เป็นวัสดุประเภทที่สองที่พยายามสะท้อนหรือกระจายแสง (เช่น น้ำ) คุณจะต้องค้นหาดัชนีการหักเหของแสงเพื่อทำการคำนวณ (ดูแหล่งข้อมูล)
เมื่อคุณค้นหาดัชนีสำหรับวัสดุของคุณแล้ว คุณเพียงแค่เสียบตัวเลขและคำนวณอาร์กแทนเจนต์ของคุณ อย่าลืมว่าน2 ไปอยู่ด้านบนของเศษส่วนของคุณ! ตัวอย่างการใช้อากาศและน้ำ จะเห็นว่าอากาศมีดัชนีการหักเหของแสงอยู่ที่ประมาณ 1.00 และน้ำ (ที่อุณหภูมิห้องโดยประมาณ) มีดัชนีการหักเหของแสงเท่ากับ 1.33 โดยทั้งสองจะปัดเศษเป็นทศนิยมสองตำแหน่ง คะแนน วางไว้ในสูตร คุณจะได้รับ:
\theta_B=\arctan{\frac{1.33}{1.00}}=0.9261\text{ เรเดียน}
คุณสามารถคำนวณสิ่งนี้ด้วยเครื่องคำนวณทางวิทยาศาสตร์โดยใช้ tan-1 ฟังก์ชันหากคุณไม่มีปุ่ม arctan โดยเฉพาะ การทำเช่นนี้ทำให้เราθบี = 0.9261 เรเดียน (ปัดเศษเป็นสี่ตำแหน่ง) หรือมุม 53.06 องศา