Меню

Найти коэффициент отражения естественного света падающего под углом брюстера



Найти коэффициент отражения естественного света падающего под углом брюстера

Вращательное движение твердых тел

Найти коэффициент отражения ρ естественного света, падающего на стекло (n = 1,54) под углом iБ полной поляризации. Найти степень поляризации Р лучей, прошедших в стекло.

Дано:

При угле падения, равном углу Брюстера іБр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления

n 12 — показатель преломления второй среды относительно первой. Угол Брюстера

Коэффициент отражения падающего света

В нашем случае при падении под углом полной поляризации tg i Б = n = 1,54; следовательно, i Б = 57°. Так как i Б + β = 90°, то угол преломления β = 33° и i Бβ = 24°. Поэтому

т. е. в отраженном свете при угле падения, равном углу полной поляризации, колебания происходят только в плоскости, перпенди­кулярной к плоскости падения. При этом

т. е. отражается от стекла только 8,3% энергии падающих естест­венных лучей. Это будут лучи с колебаниями, перпендикулярными к плоскости падения. Следовательно, энергия колебаний, перпендикулярных к плоскости падения и прошедших во вторую среду, будет составлять 41,7% от общей энергии лучей, упавших на границу раздела, а энергия колебаний, лежащих в плоскости падения, равна 50%. Степень поляризации лучей, прошедших во вторую среду,

Источник

Угол Брюстера

Нужно подобрать материалы для студенческой работы?

Что такое угол Брюстера и формула расчета

Явление Брюстера — полная линейная поляризация при отражении света от границы двух прозрачных диэлектриков. Возможно только в том случае, когда угол между отраженным и преломленным лучами — \(\frac<\mathrm\pi>2\) .

Закон Брюстера: тангенс угла полной поляризации, известного теперь, как угол Брюстера, равен показателю преломления вещества.

Явление Брюстера вызвано поперечностью электромагнитной волны. Под влиянием падающей волны электроны вещества совершают колебания и излучают вторичные волны, которые накладываются на первоначальные колебания. На длине смещения происходит полная замена падающей волны волной, которую излучают электроны при своих колебаниях.

Читайте также:  Рейтинг стран конец света

Чему равен угол Брюстера для стекла, погруженного в воду

Коэффициент преломления света в веществе равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в этом веществе. Для воды значение этого показателя равно 1,33, для стекла — 1,52. Следовательно, преобразовав формулу закона Брюстера в формулу для расчета угла, получим:

Отражение под углом Брюстера

Отраженный под углом Брюстера луч полностью поляризован и всегда расположен под углом 90 градусов к преломленному лучу. Каждая точка поверхности, куда попадает волна, становится вторичным источником лучей — она провоцирует совместные осцилляции дипольных моментов молекул диэлектрика.

Новые волны, попадая в свободное пространство, при движении вперед создают отраженную и преломленную волну.

Под другим углом граница раздела сред не может отразить 100 процентов света, часть его входит в состав преломленного луча, так что полная поляризация недостижима. Интенсивность отраженного поляризованного луча при использовании одной пластинки крайне мала — например, для границы воздуха и стекла она составляет около 4% от первоначального луча. Можно сделать интенсивность больше — для этого используют специальное приспособление, стопу Столетова. Оно представляет собой несколько соединенных пластинок.

Угол Брюстера — полное преломление

Полное преломление — явление, возникающее при падении поперечных волн на границу раздела однородных сред и отсутствии отраженных лучей. Это явление также называют полным внутренним отражением света.

Явление полного преломления возможно только при падении на границу сред вертикально поляризованной волны под углом Брюстера. Закон преломления подразумевает, что в отраженном потоке могут оказаться лишь горизонтально поляризованные волны. Но если в падающей волне горизонтально поляризованные элементы отсутствовали, отражение тоже будет отсутствовать.

Источник

Практическое занятие 5

Задача 1

Под каким углом к горизонту должно находиться Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности озера, были наиболее поляризованы?


Пусть i – угол падения солнечных лучей, — угол между направлением на Солнце и горизонтом. По закону Брюстера

tg=n,

где n=1,33 – показатель преломления воды. Тогда

=90º-i

=90º-53º=37º

Ответ: Солнце должно находиться под углом =37 º

Задача 2

Читайте также:  Певица света замужем или нет

Луч света проходит через жидкость, налитую в стеклянный (
=1,5
) сосуд, и отражается от дна. Отраженный луч полностью поляризован при падении его на дно сосуда под углом =42º37′. Найти показатель преломления жидкости . Под каким углом i должен падать на дно сосуда луч света, идущий в этой жидкости, чтобы наступило полное внутреннее отражение?

=42º37′


=1,5

_________

i, -?

По закону Брюстера

откуда выразим .

Полное внутреннее отражение наступает при условии


Вычисление:

Ответ: показатель преломления жидкости =1,63, угол падения i = 67º.

Задача 3

Найти коэффициент отражения
естественного света, падающего на стекло (n=1,54) под углом
полной поляризации. Найти степень поляризации Р лучей, прошедших в стекло.

, Р — ?

Коэффициент отражения падающего света

где причем


В нашем случае при падении под углом полной поляризации

следовательно =57º.

Так как +=90º, то угол преломления =33º и =24º,

поэтому ,

,

т. е. в отраженном свете при угле падения, равном углу полной поляризации, колебания происходят только в плоскости, перпендикулярной к плоскости падения. При этом

,

т. е. отражается от стекла только 8,3% энергии падающих естественных лучей. Следовательно, энергия колебаний, перпендикулярных к плоскости падения и прошедших во вторую среду, будет составлять 41,7% от общей энергии лучей, упавших на границу раздела, а энергия колебаний, лежавших в плоскости падения, равна 50%. Степень поляризации лучей, прошедших во вторую среду, равна

Ответ: коэффициент отражения =8,3%
, степень поляризации Р=9,1%.

Задача 4

Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, поставленные так, что угол между их главными плоскостями равен φ. Как поляризатор, так и анализатор поглощают и отражают 8 % падающего на них света. Оказалось, что интенсивность луча, вышедшего из анализатора, равна 9 % интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол φ ?

Согласно закону Малюса интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор, — (1),

где — интенсивность естественного света с учетом поглощения и отражения поляризатора и анализатора. Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, равна — (2).

Интенсивность света, прошедшего через анализатор с учетом (2), равна

— (3).

По условию интенсивность света, вышедшего из анализатора,

— (4).

Читайте также:  Машина инерционная мусоровоз свет звук технопарк

Из формулы (1) имеем: , откуда угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора — (5).

Подставим (3) и (4) в (5).

Ответ: угол между главными плоскостями φ = 70 о 54′.

Задача 5

Пучок частично-поляризованного света рассматривается через николь. Первоначально николь установлен так, что его плоскость пропускания параллельна плоскости колебаний линейно-поляризованного света. При повороте николя на угол φ=60° интенсивность пропускаемого им света уменьшилась в k=2 раза. Определить отношение Ie/Iп интенсивностей естественного и линейно-поляризованного света, составляющих данный частично-поляризованный свет, а также степень поляризации Р пучка света.

Отношение интенсивности Ie
естественного света к интенсивности Iп
поляризованного света найдем из следующих соображений. При первоначальном положении николя он полностью пропустит линейно-поляризованный свет и половину интенсивности естественного света. Общая интенсивность пропущенного при этом света

При втором положении николя интенсивность пропущенного поляризованного света определится по закону Малюса, а интенсивность пропущенного естественного света, как и в первом случае, будет равна половине интенсивности естественного света, падающего на николь. Общая интенсивность во втором случае

В соответствии с условием задачи I1 = kI2
или

Подставив сюда значение угла φ, k и произведя вычисления, получим

т. е. интенсивности естественного и поляризованного света в заданном пучке равны между собой.

Степень поляризации частично-поляризованного света определяется соотношением

где Imax и Imin — соответственно максимальная и минимальная интенсивности света, пропущенного через николь.

Минимальная интенсивность соответствует положению николя, при котором плоскость пропускания его перпендикулярна плоскости колебаний линейно-поляризованного света. При таком положении николя поляризованный свет будет полностью погашен и через николь пройдет только половина интенсивности естественного света. Общая интенсивность выразится равенством

Подставив найденные выражения в Imax и Imin в формулу (1), получим

.

Ответ: степень поляризации пучка света Р = 1/2 .

Задачи для самостоятельного решения:

, где — интенсивности отраженных волн, поляризованных в плоскости падения и перпендикулярно к ней. Падающий свет – естественный.

Имеются два одинаковых несовершенных поляризатора, каждый из которых в отдельности обусловливает степень поляризации Р1 = 0,800. какова будет степень поляризации света, прошедшего последовательно через оба поляризатора, если плоскости поляризаторов: а) параллельны; б) перпендикулярны друг другу?

Источник