Чому світло поляризується, коли його відбивають і переломлюють?

Швидка відповідь:

Світло - це поперечна хвиля, що означає, що електричне поле (так само як і магнітне поле) перпендикулярно напрямку розповсюдження світла (принаймні в ізотропних середовищах - але давайте тут простим).

Тому, коли світло падає похило на межі двох середовищ, електричне поле можна розглядати як що має дві складові - одну в площині падіння, а другу - перпендикулярно до неї. Для неполяризованого світла напрямок електричного поля коливається випадковим чином (залишаючись перпендикулярним напрямку розповсюдження) і, як наслідок, обидва компоненти мають однаковий розмір.

Скільки кожного компонента передається і відображається, можна з'ясувати, використовуючи закони електромагнетизму. Не вдаючись у математичні подробиці, дозвольте мені процитувати результат # p # поляризація (компонент електричного поля в площині падіння) не відбивається зовсім якщо кут падіння # theta # задовольняє

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

де # n_1 # і # n_2 # - два показника заломлення. Цей кут називається Кут Брюстера. Для світла, що подорожує від повітря до води, це має значення близько # 53 ^ circ #

Інший, так званий # s # компонент, перпендикулярний площині падіння, передається і відбивається для всіх кутів падіння (хоча фракція змінюється з # theta #).

Отже, коли світло падає на кут Брюстера - відбитий промінь не має компонента в площині поляризації. Це цілком # s # поляризований. Саме тому кут Брюстера також називається поляризаційний кут.

Для кутів падіння, близьких до кута Брюстера, відбитий промінь має набагато більше # s # поляризації, ніж # p # поляризація - і тому вона частково поляризована.

Переданий пучок має обидва компоненти і, отже, ніколи не є повністю поляризованим. Однак під кутом Брюстера все # p # компонент передається (без відображення) і тільки частина # s # компонент передається (решта відбивається) - так що проходить світло частково # p # поляризований. Це залишається вірним для кутів, близьких до кута Брюстера.