มุมบริวสเตอร์

มุมบริวสเตอร์ (Brewster's angle) หรือ มุมโพลาไรซ์ (polarization angle) คือมุมตกกระทบของแสงบนรอยต่อระหว่างตัวกลางซึ่งทำให้เกิดโพลาไรเซชันได้แสงสะท้อนออกมาจะเป็นแสงโพลาไรซ์แบบเส้นตรง ซึ่งแพร่ไปในทิศทางตั้งฉากกับมุมหักเห ชื่อมุมนี้ตั้งตามชื่อนักฟิสิกส์ชาวสก็อต ซึ่งเป็นผู้ค้นพบ

ภาพวาดแสดงแสงที่ตกกระทบด้วยมุมบริวสเตอร์แล้วสะท้อนและหักเหเป็นแสงโพลาไรซ์

ทฤษฎี

เมื่อแสงตามธรรมชาติเกิดการสะท้อนและหักเหที่ส่วนรอยต่อระหว่างตัวกลางไอโซทรอปิกสองชนิด สถานะโพลาไรเซชันของแสงจะเปลี่ยนแปลงไป โดยปกติแล้ว แสงสะท้อนและแสงหักเหจะกลายเป็นแสงโพลาไรซ์บางส่วน และในแสงสะท้อน การแกว่งกวัดของแสงในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวตกกระทบจะมากกว่าในแนวขนาน ในขณะที่แสงหักเหจะมีแนวโน้มตรงกันข้าม ระดับของโพลาไรเซชันของแสงสะท้อนจะสัมพันธ์กับมุมตกกระทบ เมื่อมุมตกกระทบเท่ากับมุมบริวสเตอร์ แสงสะท้อนจะกลายเป็นแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นเฉพาะในแนวที่ตั้งฉากกับระนาบตกกระทบเท่านั้น

ให้ ${\displaystyle \theta _{1}}$ เป็นมุมตกกระทบ ${\displaystyle \theta _{2}}$ เป็นมุมหักเห แล้วให้ ${\displaystyle n_{1}}$ และ ${\displaystyle n_{2}}$ เป็นดรรชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง ตามกฎของสแน็ลแล้วจะได้ว่า

${\displaystyle n_{1}\sin \left(\theta _{1}\right)=n_{2}\sin \left(\theta _{2}\right)}$

และมุมบริวสเตอร์ ${\displaystyle \theta _{B}}$ ซึ่งหมายถึงมุมตกกระทบที่ทำให้มุมสะท้อนและมุมหักเหตั้งฉากกันก็จะหาได้เป็น

${\displaystyle n_{1}\sin \left(\theta _{B}\right)=n_{2}\sin \left(90-\theta _{B}\right)=n_{2}\cos \left(\theta _{B}\right)}$

จัดรูปใหม่ได้เป็น

${\displaystyle \theta _{B}=\arctan \left({\frac {n_{2}}{n_{1}}}\right)}$

ซึ่งก็หมายความว่า มุมบริวสเตอร์เท่ากับของอัตราส่วนของดรรชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง

แอปพลิเคชัน

แว่นกันแดดแบบโพลาไรซ์ ใช้หลักการของมุมบริวสเตอร์เพื่อลดแสงโพลาไรซ์ที่สะท้อนจากผิวน้ำหรือพื้นถนน

ช่างภาพใช้หลักการเดียวกันนี้ในการลดแสงแดดที่สะท้อนจากผิวน้ำ ผิวกระจก หรือพื้นผิวอื่น ๆ ที่ไม่ใช่โลหะ

ภาพถ่ายหน้าต่างเดียวกันโดยใช้กล้องถ่ายรูปเดียวกัน แต่ปรับโพลาไรเซอร์ให้หมุนเป็นมุมต่างกัน ในภาพด้านซ้าย มุมของโพลาไรเซอร์อยู่ในแนวเดียวกับมุมโพลาไรซ์ที่สะท้อนจากหน้าต่าง ทางด้านขวา โพลาไรเซอร์ถูกหมุน 90° จึงกำจัดแสงสะท้อนซึ่งเป็นแสงโพลาไรซ์มาก

อ้างอิง

1. 林宇恆. (PDF) (ภาษาจีน). 济宁学院物理系. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2016-07-01. สืบค้นเมื่อ 2016-05-27.
2. David Brewster (1815) "On the laws which regulate the polarisation of light by reflection from transparent bodies," 2020-10-30 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 105: 125-159.
3. Lakhtakia, Akhlesh (June 1989). (PDF). Optics News. OSA. 15 (6): 14–18. doi:10.1364/ON.15.6.000014. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2010-06-28. สืบค้นเมื่อ 2016-05-27.
4. 張三慧. 大學物理學 熱學、光學、量子物理(第三版)B版. . p. 250.
5. (ภาษาจีน). 雷射知識網. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2020-03-15. สืบค้นเมื่อ 2016-05-27.
6. 周泓宇 樊智慧. (ภาษาจีน). 大连理工大学物理与光电工程学院. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-08-20. สืบค้นเมื่อ 2016-05-31.