Polarisation und Brewster-Winkel

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Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird gesagt, dass der reflektierte Strahl polarisiert ist, wenn das Licht auf die Grenzfläche einfällt und einen Winkel bildet, der als Brewster-Winkel mit der Normalen bezeichnet wird. Diese Polarisation tritt nur auf, wenn der Winkel zwischen dem reflektierten Strahl und dem gebrochenen Strahl 90 Grad beträgt.

Ich möchte wissen, warum der reflektierte Strahl nur dann polarisiert sein soll, wenn der Winkel zwischen dem reflektierten Strahl und dem gebrochenen Strahl 90 Grad beträgt. Ist es nur ein experimentelles Ergebnis oder steckt dahinter eine theoretische Erklärung?

Stellen Sie zur Verdeutlichung sicher, dass Sie verstehen, dass Sie nur im Brewster-Winkel eine vollständige Polarisation erhalten, bei anderen Winkeln jedoch eine teilweise Polarisation (und mehr, wenn Sie sich dem Brewster-Winkel nähern als wenn Sie weit davon entfernt sind). Dies ist nicht etwas, das auf einmal ein- oder ausschaltet, es ist etwas, das ein Kontinuum aufweist.
@my2cts Nicht im Allgemeinen ist es nicht: physical.stackexchange.com/questions/294494/… .

Antworten (2)

Es gibt einen körperlichen Grund.

Beginnen Sie mit dieser Frage: Was erzeugt die reflektierte Welle? Welche elektromagnetischen Quellen gibt es? Die Antwort ist, dass die Quelle der reflektierten Welle die Polarisation des Mediums ist. Das oszillierende elektrische Feld des gebrochenen Strahls bewirkt eine oszillierende Polarisation in den Molekülen des Mediums. Diese oszillierenden Dipole strahlen und sind die Quelle der reflektierten EM-Welle. Die Richtung der Polarisation ist die Richtung des elektrischen Feldes im Medium, und dies ist auch die Richtung des erzeugten elektrischen Feldes.

Wenn die reflektierten und gebrochenen Strahlen senkrecht sind, dann hat das erzeugte elektrische Feld die gleiche Richtung wie die Ausbreitung der reflektierten Welle. Aber eine EM-Welle ist transversal. Das elektrische Feld kann nicht in Ausbreitungsrichtung sein. Daher gibt es in dieser Richtung keine p-polarisierte Strahlung.

Sie ergibt sich direkt aus den Randbedingungen, die fordern, dass die Komponenten des E- und H-Feldes der elektromagnetischen Felder unmittelbar beiderseits der Grenzfläche gleich sind. Diese Randbedingungen stammen aus einer Anwendung der Maxwell-Gleichungen auf geschlossene Schleifen, die die Grenzfläche einschließen.

Die Anwendung dieser Randbedingungen führt zu Reflexions- (und Transmissions-) Koeffizienten für das elektrische Feld, die eine Funktion des Einfallswinkels sind, und es gibt zwei verschiedene Ausdrücke für die Fälle, dass das E-Feld der einfallenden Welle in der Einfallsebene oder bei polarisiert ist rechtwinklig zur Einfallsebene. Diese sind zusammenfassend als Fresnel-Gleichungen bekannt .

In Ihrem Diagramm hat die einfallende Welle eine Polarisation in der Einfallsebene und der Reflexionskoeffizient für diesen Polarisationszustand ist im Brewster-Winkel null. Der Transmissionskoeffizient ist jedoch nicht Null, und die Komponente des übertragenen E-Felds parallel zur Grenzfläche wird gleich der E-Feld-Komponente der einfallenden Welle sein, die parallel zur Grenzfläche ist.

Polarisation und Brewster-Winkel
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