زاویه بروستر (Brewster Angel)

اگر زاویه تابش را چنان تنظیم نماییم که در مرز مشترک دو محیط هیچ بازتابی نداشته باشیم و تمام نورها بر محیط دوم گذر نمایند در چنین حالتی ضریب بازتاب در سیستم صفر می‌شود، در این صورت زاویه تابش را زاویه بروستر می‌نامند.

به ازای این زاویه بخصوص قانون اسنل به شکل زیر در می‌آید:



بنابراین: i = arctan n₂/n₁ و با حرف B اول کلمه Brewster که کاشف اول زاویه بروستر می‌باشد، نشان می‌دهند (i = B). اگر ضریب شکست نسبی دو محیط (n = n₂/n₁) باشد، خواهیم داشت:



به عنوان مثال برای شیشه با ضریب شکست n = 1.5 در بازتاب بیرونی از هوا به شیشه B = arctan 1.5 = 57 درجه و برای بازتاب درونی از شیشه به هوا B = arctan 1/1.5 = 33 درجه می‌باشد.

عکس پیدا نشد

مفهوم فیزیکی

اگر زاویه تابش سیستم برابر زاویه بروستر باشد، به این معنی است که سیستم به عنوان عبور کننده عمل می‌کند و هیچ انعکاسی از مرز نخواهیم داشت. در واقع بخاطر وجود پاشندگی محیطها این زاویه تابعی از طول موج است، با این حال این تغییر طول موجی در ناحیه نور مرئی بسیار کم است.

کاربردهای زاویه بروستر

1. در موجبر نوری از این زاویه استفاده می‌شود و سیستم موج تابشی تحت زاویه بروستر را هدایت می‌کند. در این موجبرها می‌توان اتلاف نور را بسیار کم کرد، این وسیله در مخابرات اپتیکی (با نور لیزر) ، داده پردازی و سایر کاربردها حائز اهمیت است.
   
   
2. جهت قطبش نورها از این زاویه استفاده می‌نمائیم. اگر با روابط اپتیکی فرنل ، دامنه و بازتاب اموج الکترومغناطیسی طولی (موج قطبی p) را حساب نماییم، همین زاویه بروستر به عنوان زاویه تابش برای آن سیستم نیز معرفی می‌شود. بنابراین امواج الکترومغناطیسی بر اثر تابش تحت این زاویه کاملا قطبیده هستند و مولفه عبوری نور قطبیده می‌باشد و برای قطبی کردن امواج طولی از این روش استفاده می‌شود.
   
   
3. در حالت کلی اگر نور غیر قطبی تحت زاویه بروستر بر سطحی بتابد نور بازتابی به طور خطی قطبیده(قطبش خطی نور) و بردار میدان الکتریکی آن عمود بر صفحه تابش خواهد بود و نور عبوری به طور جزئی قطبیده است . درست است که کل نور بازتابی قطبیده است اما فقط بخشی از نور بازتاب می شود بنابراین تولید نور قطبی با روش بازتاب تحت زاویه بروستر برای موج الکترومغناطیسی عرضی (موج قطبی s) مناسب نیست .
   
   
4. همانند زاویه حد جهت یافتن ضریب شکست یک محیط مجهول با این تئوری سیستمی می سازند. طوری که در آن ضریب شکست سیستم را بدست می دهد. n = tan B طراحی عملی دستگاه چنین است که اگر سیستم در حالتی قرار گیرد که در اثر نور تابشی، بازتابی از خود نشان ندهد، یعنی در زاویه بروستر تنظیم شده است. با اندازه گیری این زاویه توسط رابطه اخیر ضریب شکست محیط مجهول بدست می‌آید.
   
   
5. در کالیبراسیون دستگاههای اندازه گیری نوری و تنظیم و کنترل سیستمهای اتوماتیک نوری و برخی اجاقهای خورشیدی و بخصوص سویچ زنی بروستر (که در آن نقش پلاروید را دارد) و در ساختمان اکثر دستگاههای نوری و موجی دیگر بکار می‌رود.

دریچه بروستر

اگر نور موءلفه طولیش که بطور خطی قطبیده است بر متوازی السطوحی شیشه‌ای تحت زاویه بروستر بتابد در این صورت نورها از سطح اول بازتاب نمی‌شود. بازتاب داخلی از سطح دوم نیز وجود ندارد و تمام موج فرودی از تیغه متوازی السطوح عبور می‌کند به عبارتی تیغه متوازی السطوح برای موج قطبیده خطی طولی کاملا شفاف است، چنین دستگاههایی به دریچه بروستر معروفند، در دستگاههای لیزری زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مباحث مرتبط با زاویه بروستر

• اموج الکترومغناطیسی
• امواج طولی
• امواج عرضی
• بازتاب
• بازتابش داخلی کلی
• پلاروید
• پلاریمتری
• تعیین ضریب شکست ماده مجهول به کمک زاویه بروستر
• زاویه حد
• سویچ زنی بروستر
• ضریب شکست
• قطبش
• قطبش خطی نور
• کاربردهای قطبش
• کوره آفتابی
• مخابرات اپتیکی
• موج قطبی p
• موج قطبی s
• موجبر نوری
• نور مرئی
• طراحی دستگاههای نوری
• دریچه بروستر
• تیغه متوازی السطوح
• تیغه نیم موج
• تیغه ربع موج