Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 1 013 работающих калькуляторов

ОПТИКА · ОНЛАЙН

Угол Брюстера для полной поляризации отражённого света

При падении света на стекло или воду под особым углом отражённый луч становится полностью поляризованным. Введите отношение показателей преломления n₂/n₁, и калькулятор найдёт этот угол Брюстера в градусах или радианах.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

n₁ — показатель среды, из которой идёт свет, n₂ — среды, от которой он отражается. Для воздуха и стекла около 1,5.
Результат в градусах или радианах.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Обратная тригонометрическая функция

Угол°56,309932

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Главное значение обратной тригонометрической функции, не все решения уравнения.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Как найти угол Брюстера и почему отражённый свет поляризован

Если смотреть на блик на поверхности озера через поляризационные очки, его яркость сильно меняется при повороте очков. Причина в том, что отражённый от воды свет частично или полностью поляризован, а лучше всего этот эффект выражен при падении под определённым углом.

Этот угол называют углом Брюстера, и его можно найти по показателям преломления двух сред. Дальше разобрана формула, показан расчёт для воздуха и стекла, объяснён физический смысл закона и перечислены условия, при которых он работает.

Закон Брюстера и его формула

Шотландский физик Дэвид Брюстер установил, что при некотором угле падения отражённый свет линейно поляризован. Тангенс этого угла равен отношению показателей преломления: tg θ_Б = n₂/n₁.

Отсюда θ_Б = arctg(n₂/n₁). Калькулятор принимает именно это отношение и возвращает угол, отсчитанный от нормали к поверхности, то есть от перпендикуляра, а не от самой границы.

Физический смысл: отражённый и преломлённый лучи перпендикулярны

При угле Брюстера выполняется условие θ_Б + θ_пр = 90°, где θ_пр — угол преломления. Колебания электрического поля в плоскости падения должны были бы излучаться вдоль отражённого луча, но колебания поперечны и в этом направлении излучения нет.

Поэтому отражённый свет содержит только составляющую, перпендикулярную плоскости падения, и оказывается полностью поляризованным. Преломлённый свет поляризован лишь частично.

Числовые примеры для стекла, воды и алмаза

Для границы воздух — стекло n₂/n₁ = 1,5, поэтому θ_Б = arctg 1,5 ≈ 56,31°. Для воды с n = 1,33 получаем около 53,06°, для алмаза с n = 2,4 — около 67,38°. Чем больше показатель, тем больше угол.

Если свет идёт изнутри стекла наружу, отношение равно 1/1,5 ≈ 0,6667, и угол составляет 33,69°. Это дополнение до 90° к углу для внешнего падения, как и следует из перпендикулярности лучей.

Где применяют угол Брюстера на практике

В фотографии и при ношении поляризационных очков блики от воды, асфальта и стекла наиболее сильно поляризованы при падении под углами, близкими к брюстеровским, и поляризатор их эффективно гасит. Заметнее всего эффект, когда вы смотрите на воду под углом около 53° от вертикали.

В лазерной технике окна и пластины ставят под углом Брюстера, чтобы свет нужной поляризации проходил без потерь на отражение. Именно для этого и нужен точный расчёт угла.

Условия применимости и типичные ошибки

Закон работает для прозрачных диэлектриков с плоской гладкой границей. На металлах и шероховатых поверхностях поляризация выражена слабее, а угол размывается.

Главная ошибка при расчёте — перепутать порядок сред. Для падения из воздуха в стекло нужно брать n₂/n₁ = 1,5, а для выхода из стекла в воздух — 0,6667. Не путайте угол с критическим: он существует всегда, а не только при переходе в оптически менее плотную среду.

Сколько света отражается и как проверить закон на опыте

Полностью поляризованный отражённый свет — это не значит яркий. При нормальном падении на стекло отражается около 4 % света, а при угле Брюстера 56,31° составляющая, поляризованная перпендикулярно плоскости падения, отражается на 14,8 %, а параллельная вовсе не отражается.

Проверить закон можно простым опытом: направьте лазерную указку на стеклянную пластину и смотрите на отражённое пятно через поляризатор. Вращая пластину, найдите угол, при котором при определённой ориентации поляризатора пятно исчезает: этот угол совпадёт с расчётным в пределах нескольких градусов.

В качестве упражнения вычислите угол Брюстера для границы воздух — вода (n = 1,33), а затем для воды — стекло, взяв отношение 1,5/1,33 ≈ 1,128: получится около 48,4°. Так видно, что угол зависит не от самих показателей, а от их отношения на конкретной границе.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

tg θ_Б = n₂ / n₁, θ_Б = arctg(n₂ / n₁)

Проверенные примеры

Воздух — стекло

Свет идёт из воздуха (n₁ = 1) на стекло (n₂ = 1,5).

θ_Б = arctg(1,5) ≈ 56,31°.

Воздух — вода

Свет идёт из воздуха на воду с n₂ = 1,33.

θ_Б = arctg(1,33) ≈ 53,06°.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Найдите показатели преломления сред: n₁ для среды, откуда падает свет, и n₂ для отражающей среды.
  2. Разделите n₂ на n₁ и введите результат в первое поле.
  3. Выберите единицы угла: градусы или радианы.
  4. Нажмите «Вычислить» и получите угол падения от нормали, при котором отражённый свет поляризован.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Чем угол Брюстера отличается от критического угла?

Критический угол существует только при переходе в среду с меньшим показателем и описывает полное отражение. Угол Брюстера есть для любой пары сред и связан с поляризацией отражённого света.

Почему отражённый свет поляризован?

При этом угле отражённый и преломлённый лучи перпендикулярны, а колебания в плоскости падения не излучают вдоль отражённого направления. Остаются колебания, перпендикулярные плоскости падения, то есть вдоль границы.

Как использовать это в быту?

Поляризационные очки гасят блики от воды и дороги, потому что отражённый под углом, близким к брюстеровскому, свет поляризован горизонтально, а очки пропускают вертикальную поляризацию.

Зависит ли угол от длины волны?

Слабо: показатель преломления немного меняется с длиной волны, поэтому угол Брюстера для синего и красного света отличается на доли градуса.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030249/

Предварительный просмотр