Sisältö
Skotlantilaisen fyysikon David Brewsterin mukaan nimetty Brewsters-kulma on tärkeä kulma valon taittumisen tutkimuksessa. Kun valo osuu veden kaltaiseen pintaan, osa valosta heijastuu pinnasta, kun taas osa tunkeutuu siihen. Läpäisevä valo ei kuitenkaan välttämättä jatka suorassa linjassa; taiteeksi kutsuttu ilmiö muuttaa kulmaa, jossa valo liikkuu. Voit nähdä tämän itse katsomalla olkea lasillisessa vettä; Veden yläpuolella näkyvä oljen osa ei näytä olevan täysin kytkettynä siihen, mitä näet vedessä. Että valon kulma muuttui taittumisen takia, mikä muutti tapaa, jolla silmäsi tulkitsevat mitä he näkevät.
Tietyssä kulmassa valon taitekyky minimoidaan; tämä on Brewster-kulma. Vaikka jonkin verran taittumista esiintyy edelleen, se on pienempi kuin mitä näkisit muusta kulmasta. Tarkka kulma riippuu osittain aineesta, johon valo menee, koska eri aineet aiheuttavat eri määriä taittumista, kun valo kulkee niiden läpi. Onneksi on mahdollista laskea Brewsters-kulma melkein missä tahansa aineessa yksinkertaisesti soveltamalla vähän trigonometriaa.
Polarisaatiokulma
Brewsters-kulma ilmaisee optimaalisen polarisaatiotason, joka voi tapahtua taitemateriaalissa. Tämä tarkoittaa sitä, että materiaaliin tällä tietyllä kulmalla kulkeva valo ei hajoa moniin suuntiin (mikä aiheuttaa taittumisen.) Sen sijaan valo jatkaa kulkua yhdellä polulla pienellä sironnalla. Voit nähdä tämän vaikutuksen, kun käytät polarisoituja aurinkolaseja; linsseissä on pinnoite, joka on suunniteltu vähentämään sirontaa ja luomaan polarisoituneen vaikutuksen, antaen sinun nähdä vedenpinnan häikäisyn läpi ja muissa paikoissa, joissa valon sironta vaikeuttaa näkyvyyttä.
Koska Brewstersin kulma on optimaalinen kulma polarisaatioon tietyssä materiaalissa, näet joskus sitä, että sitä kutsutaan myös materiaalin "polarisaatiokulmaksi". Molemmat termit tarkoittavat kuitenkin pääasiassa samaa asiaa, joten älä murehdi, jos näet yhden lähteen viittavan johonkin termeistä ja toisen lähteen käyttävän toista.
Panimoiden kaava
Brewsters-kulman laskemiseksi on käytettävä Brewsters-kaavana tunnettua trigonometristä kaavaa. Itse kaava on johdettu käyttämällä matemaattista sääntöä, joka tunnetaan nimellä Snells Law, mutta sinun ei tarvitse tietää, kuinka kaava rakennetaan itse käyttääksesi sitä. käyttämällä θB Brewsters-kulman esittämiseksi Brewsters-kaavan yhtälö on: θB = arctan (n2/n1). Tässä on erittely, mitä tämä tarkoittaa.
Kaavassamme θB edustaa kulmaa, jota yritettiin laskea (Brewstersin kulma). Näkemäsi "arktani" on arktangentti, joka on tangentin käänteinen funktio; jos y = rusketus (x), arktangentti olisi x = arctan (y). Sieltä meillä on n1 ja n2. Nämä molemmat osoittavat valon läpi kulkevien materiaalien taitekerroin n1 ovat lähtömateriaalia (kuten ilmaa) ja n2 on toinen materiaali, joka yrittää heijastaa tai hajottaa valoa (kuten vettä.) Sinun on etsittävä taitekertoimet laskelman tekemistä varten (katso Resurssit).
Kun olet etsinyt materiaalisi indeksejä, sinun on yksinkertaisesti kytkettävä numerot sisään ja laskettava arktangentti. Älä unohda sitä n2 menee murto-osan päälle! Esimerkiksi ilmaa ja vettä käyttämällä voidaan nähdä, että ilman taitekerroin on noin 1,00 ja veden (suunnilleen huoneenlämpötilassa) taitekerroin on 1,33, molemmat pyöristettynä kahteen desimaaliin. Sijoittamalla ne kaavaan, saat θB = arctan (1,33 / 1,00) tai θB = arctan (1,33). Voit laskea tämän tieteellisellä laskimella rusketuksen avulla-1 toiminto, jos sinulla ei ole erillistä arctan-painiketta; se antaa meille θB = 0,9261 (pyöristetty neljään kohtaan) tai 92,61 asteen kulma.