2017-01-22
При падении на плоскую поверхность стекла с показателем преломления $n$ луч света отражается от этой поверхности и частично преломляется. При каком угле падения угол между отраженным и преломленным лучами будет прямым?
Решение:
Ход лучей показан на рис.. Угол падения $\alpha$ равен углу отражения. Угол преломления $\beta$ связан с $\alpha$ соотношением
$\frac{ \sin \alpha}{ \sin \beta} = n$. (1)
Из рис. непосредственно видно, что угол между отраженным и преломленным лучами равен $\pi/2$ при выполнении условия $\alpha + \beta = \pi /2$. Отсюда получаем
$\in \beta = \sin \left ( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right ) = \cos \alpha$.
Заменяя в (1) $\sin \beta$ на $\cos \alpha$, находим
$tg \alpha = n$. (2)
Угол $\alpha$, определяемый соотношением (2), называется углом Брюстера. Оказывается, что при падении естественного (неполяризованного) света на границу раздела под углом Брюстера отраженный свет будет полностью линейно поляризован. В этом состоит закон Брюстера, открытый экспериментально в 1815 г. При отражении видимого света на границе воздух-стекло ($n = 1,5$) угол Брюстера составляет примерно $56^{ \circ}$.
Ответ: $\alpha = arctg n$.