วิธีการคำนวณมุมเบียร์

เนื้อหา

• มุมโพลาไรซ์
• สูตร Brewsters

มุม Brewsters ได้รับการตั้งชื่อตาม David Brewster นักฟิสิกส์ชาวสก็อตซึ่งเป็นมุมสำคัญในการศึกษาการหักเหของแสง เมื่อแสงกระทบพื้นผิวเช่นร่างของน้ำแสงบางส่วนจะสะท้อนออกจากพื้นผิวในขณะที่บางส่วนแทรกซึมเข้าไป อย่างไรก็ตามแสงที่ทะลุผ่านนั้นไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นตรงต่อไป ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหักเหจะเปลี่ยนมุมที่แสงเดินทาง คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้ด้วยตัวเองโดยดูฟางในน้ำสักแก้ว ส่วนของฟางที่มองเห็นอยู่เหนือน้ำนั้นดูเหมือนไม่ได้เชื่อมติดกับสิ่งที่คุณเห็นในน้ำ นั่นเป็นเพราะมุมของแสงเปลี่ยนไปเนื่องจากการหักเหของแสงเปลี่ยนวิธีที่ดวงตาของคุณตีความสิ่งที่พวกเขาเห็น

ในบางมุมการหักเหของแสงจะลดลง นี่คือมุมเบียร์ ในขณะที่การหักเหเกิดขึ้นมันก็น้อยกว่าที่คุณจะเห็นในมุมอื่น มุมที่แน่นอนขึ้นอยู่กับบางส่วนของสารที่แสงเข้ามาเนื่องจากสารต่าง ๆ ทำให้เกิดการหักเหของแสงแตกต่างกันเมื่อแสงผ่านเข้าไป โชคดีที่มีความเป็นไปได้ในการคำนวณมุม Brewsters ในสารใด ๆ เพียงแค่ใช้ตรีโกณมิติเล็กน้อย

มุมโพลาไรซ์

มุม Brewsters ระบุระดับที่เหมาะสมของโพลาไรซ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในวัสดุหักเห สิ่งนี้หมายความว่าแสงที่เข้าสู่วัสดุในมุมที่เฉพาะเจาะจงนี้ไม่กระจายในหลายทิศทาง (ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการหักเห) แทนแสงจะยังคงเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดียวโดยมีการกระเจิงน้อยที่สุด คุณสามารถเห็นเอฟเฟกต์นี้เมื่อสวมแว่นกันแดดโพลาไรซ์ เลนส์มีการเคลือบที่ออกแบบมาเพื่อลดการกระเจิงและสร้างเอฟเฟกต์แบบโพลาไรซ์ช่วยให้คุณมองผ่านแสงจ้าบนพื้นผิวของน้ำและสถานที่อื่น ๆ ที่การกระจายแสงทำให้มองเห็นได้ยาก

เนื่องจากมุม Brewsters เป็นมุมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการโพลาไรซ์ในวัสดุที่กำหนดบางครั้งคุณจะเห็นว่ามันถูกเรียกว่า "มุมโพลาไรเซชัน" ของวัสดุเช่นกัน ทั้งสองคำมีความหมายเหมือนกัน แต่ไม่ต้องกังวลหากคุณเห็นแหล่งข้อมูลหนึ่งอ้างถึงคำใดคำหนึ่งและอีกแหล่งหนึ่งใช้อีกแหล่งหนึ่ง

สูตร Brewsters

ในการคำนวณมุม Brewsters คุณต้องใช้สูตรตรีโกณมิติที่เรียกว่าสูตร Brewsters สูตรนั้นได้มาจากการใช้กฎทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า Snells Law แต่คุณไม่จำเป็นต้องรู้วิธีสร้างสูตรด้วยตัวเองเพื่อใช้งาน การใช้ θ_B เพื่อแสดงมุม Brewsters สมการสำหรับสูตร Brewsters คือ: θ_B = arctan (n₂/n₁) นี่คือรายละเอียดของความหมาย

ในสูตรของเรา θ_B หมายถึงมุมที่พยายามคำนวณ (Brewsters angle) "arctan" ที่คุณเห็นคืออาร์คแทนเจนต์ซึ่งเป็นฟังก์ชันผกผันของแทนเจนต์ ในกรณีที่ Y = tan (x) อาร์คแทนเจนต์จะเป็น x = arctan (Y) จากที่นั่นเรามี n₁ และ n₂. ทั้งคู่บ่งบอกถึงดัชนีการหักเหของวัสดุที่แสงเดินทางผ่านไปด้วย n₁ เป็นวัสดุเริ่มต้น (เช่นอากาศ) และ n₂ เป็นวัสดุที่สองที่พยายามสะท้อนหรือกระจายแสง (เช่นน้ำ) คุณจะต้องค้นหาดัชนีหักเหเพื่อทำการคำนวณ (ดูทรัพยากร)

เมื่อคุณค้นหาดัชนีสำหรับวัสดุของคุณคุณก็ต้องเสียบตัวเลขและคำนวณอาร์กแทนเจนต์ของคุณ อย่าลืมสิ่งนั้น n₂ ไปที่ส่วนบนของเศษส่วนของคุณ! ตัวอย่างการใช้อากาศและน้ำคุณจะเห็นว่าอากาศมีดัชนีการหักเหของแสงประมาณ 1.00 และน้ำ (ที่อุณหภูมิห้องโดยประมาณ) มีดัชนีการหักเหของแสงที่ 1.33 โดยมีทั้งทศนิยมเป็นสองทศนิยม วางไว้ในสูตรคุณจะได้รับ θ_B = arctan (1.33 / 1.00) หรือ θ_B = arctan (1.33) คุณสามารถคำนวณสิ่งนี้กับเครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์โดยใช้ผิวสีแทน^-1 ฟังก์ชั่นถ้าคุณไม่มีปุ่ม arctan เฉพาะ การทำเช่นนั้นทำให้เรา θ_B = 0.9261 (ปัดเศษเป็นสี่แห่ง) หรือมุม 92.61 องศา