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L’angle des Brewsters, du nom du physicien écossais David Brewster, est un angle important dans l’étude de la réfraction de la lumière. Lorsque la lumière frappe une surface telle qu'une masse d'eau, une partie de la lumière se reflète sur la surface tandis que d'autres la pénètrent. La lumière qui pénètre ne continue pas nécessairement en ligne droite, cependant; un phénomène appelé réfraction modifie l'angle de déplacement de la lumière. Vous pouvez le constater vous-même en regardant une paille dans un verre d’eau; la partie de la paille visible au-dessus de l'eau ne ressemble pas à sa entièrement liée à ce que vous voyez dans l'eau. C’est parce que l’angle de la lumière a changé à cause de la réfraction, ce qui modifie la façon dont vos yeux interprètent ce qu’ils voient.
À un certain angle, la réfraction de la lumière est minimisée; c'est l'angle de Brewster. Bien qu'une certaine réfraction se produise encore, elle est inférieure à celle que vous verriez à tout autre angle. L'angle exact dépend en partie de la substance dans laquelle la lumière pénètre, car différentes substances provoquent différentes quantités de réfraction lorsque la lumière les traverse. Heureusement, il est possible de calculer l'angle de Brewster dans à peu près n'importe quelle substance simplement en appliquant un peu de trigonométrie.
L'angle de polarisation
L'angle de Brewster indique le niveau optimal de polarisation pouvant se produire dans le matériau réfracteur. Cela signifie que la lumière qui pénètre dans un matériau à cet angle spécifique ne se diffuse pas dans plusieurs directions (ce qui provoque la réfraction). Au lieu de cela, la lumière continue de suivre une seule voie avec une diffusion minimale. Vous pouvez constater cet effet lorsque vous portez des lunettes de soleil polarisées. les lentilles ont un revêtement conçu pour réduire la diffusion et créer un effet polarisé, vous permettant de voir à travers les reflets à la surface de l'eau et à d'autres endroits où la diffusion de la lumière rend la vision difficile.
Puisque l'angle de Brewster est l'angle optimal pour la polarisation dans un matériau donné, vous le verrez parfois aussi appelé "angle de polarisation" du matériau. Toutefois, ne vous inquiétez pas si vous voyez une source se référer à l’un des termes et une autre source utiliser l’autre.
Formule de brasseurs
Pour calculer l'angle de Brewsters, vous devez utiliser une formule trigonométrique appelée formule de Brewsters. La formule elle-même est dérivée à l'aide d'une règle mathématique connue sous le nom de loi de Snells, mais vous n'avez pas à savoir comment construire la formule vous-même pour l'utiliser. En utilisant θB pour représenter l'angle de Brewsters, l'équation de la formule de Brewsters est la suivante: θB = arctan (n2/n1). Voici un aperçu de ce que cela signifie.
Dans notre formule, θB représente l'angle que nous essayons de calculer (angle de Brewsters). L'arctan que vous voyez est l'arctangent, fonction inverse de la tangente; dans un cas où y = bronzage (X), l’arctangent serait X = arctan (y). De là nous avons n1 et n2. Ces deux éléments indiquent l’indice de réfraction des matériaux traversés par la lumière, avec n1 étant le matériau initial (tel que l'air) et n2 étant le deuxième matériau qui tente de réfléchir ou de disperser la lumière (telle que l'eau.) Vous aurez besoin de rechercher des indices de réfraction pour faire le calcul (voir Ressources).
Une fois que vous avez recherché les indices de vos matériaux, il vous suffit de brancher les chiffres et de calculer votre arctangente. N'oubliez pas que n2 va au sommet de votre fraction! En prenant l’air et l’eau à titre d’exemple, vous pouvez constater que l’indice de réfraction de l’air est d’environ 1,00 et que l’indice de réfraction de l’eau (à environ la température ambiante) est de 1,33, les deux arrondis à la décimale. En les plaçant dans la formule, vous obtenez θB = arctan (1,33 / 1,00) ou θB = arctan (1,33). Vous pouvez calculer cela sur une calculatrice scientifique en utilisant le bronzage-1 fonctionne si vous n'avez pas de bouton d'arctan dédié; cela nous donne θB = 0,9261 (arrondi à quatre endroits) ou un angle de 92,61 degrés.