Proč se světlo polarizuje při odrazu a lomu?

Rychlá odpověď:

Světlo je příčná vlna, což znamená, že elektrické pole (stejně jako magnetické pole) je kolmé ke směru šíření světla (přinejmenším v izotropních médiích - ale pojďme si to udržet jednoduché).

Takže když světlo dopadá šikmo na hranici dvou médií, může být elektrické pole považováno za pole, které má dvě složky - jednu v rovině dopadu a jednu kolmou k němu. Pro nepolarizované světlo směr elektrického pole náhodně kolísá (zatímco zůstává kolmý ke směru šíření) a výsledkem je, že obě složky mají stejnou velikost.

Jaká část každé složky se přenáší a odráží, je možné zjistit pomocí zákonů elektromagnetismu. Aniž bych šel do matematických detailů, dovolte mi citovat výsledek # p # polarizace (složka elektrického pole v rovině dopadu) se neodráží vůbec je-li úhel dopadu # theta # splňuje

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

kde # n_1 # a # n_2 # jsou dva indexy lomu. Tento úhel se nazývá Brewsterův úhel. Pro světlo cestující ze vzduchu do vody to má hodnotu asi # 53 ^ circ #

Druhá, takzvaná # s # složka, která je kolmá k rovině výskytu, je přenášena a odráží se u všech úhlů incidence (i když se zlomek mění # theta #).

Když tedy světlo dopadá na Brewsterův úhel, odrazený paprsek nemá žádnou složku v rovině polarizace. Je to úplně # s # polarizované. To je také důvod, proč se Brewsterův úhel nazývá také polarizační úhel.

U úhlů dopadu v blízkosti úhlu Brewster má odražený paprsek mnohem více # s # polarizace než # p # polarizace - a tak je částečně polarizovaná.

Přenesený paprsek má obě složky, a proto není nikdy zcela polarizován. Nicméně, u Brewster úhlu, všichni # p # je přenášena (bez odrazu) a pouze část # s # je přenášena složka (zbytek se odráží) - tak je přenášené světlo částečně # p # polarizované. To platí i pro úhly blízké Brewsterovu úhlu.