Contenido
El ángulo de Brewsters, llamado así por el físico escocés David Brewster, es un ángulo importante en el estudio de la refracción de la luz. Cuando la luz incide en una superficie como un cuerpo de agua, parte de la luz se refleja en la superficie mientras que otra penetra en ella. Sin embargo, la luz que penetra no necesariamente continúa en línea recta; Un fenómeno conocido como refracción cambia el ángulo en el que viaja la luz. Puedes ver esto por ti mismo mirando una pajita en un vaso de agua; la porción de la paja visible sobre el agua no parece estar completamente conectada a lo que ves en el agua. Eso es porque el ángulo de la luz cambió debido a la refracción, cambiando la forma en que sus ojos interpretan lo que están viendo.
En cierto ángulo, la refracción de la luz se minimiza; Este es el ángulo de Brewster. Si bien todavía se produce alguna refracción, es menor de lo que vería en cualquier otro ángulo. El ángulo exacto depende en parte de la sustancia en la que entra la luz, ya que diferentes sustancias causan diferentes cantidades de refracción a medida que la luz pasa a través de ellas. Afortunadamente, es posible calcular el ángulo de Brewsters en casi cualquier sustancia simplemente aplicando un poco de trigonometría.
El ángulo de polarización
El ángulo de Brewsters indica el nivel óptimo de polarización que puede ocurrir dentro del material refractor. Lo que esto significa es que la luz que ingresa a un material en este ángulo específico no se dispersa en múltiples direcciones (que es lo que causa la refracción). En cambio, la luz continúa viajando a lo largo de un solo camino con una dispersión mínima. Puede ver este efecto cuando usa gafas de sol polarizadas; Las lentes tienen un recubrimiento diseñado para disminuir la dispersión y crear un efecto polarizado, lo que le permite ver a través del resplandor en la superficie del agua y otros lugares donde la dispersión de la luz hace que sea difícil de ver.
Debido a que el ángulo de Brewsters es el ángulo óptimo para la polarización en un material dado, a veces también se lo conoce como el "ángulo de polarización" del material. Sin embargo, ambos términos significan esencialmente lo mismo, así que no se preocupe si ve que una fuente se refiere a uno de los términos y otra fuente usa la otra.
Fórmula Brewsters
Para calcular el ángulo de Brewsters, debe usar una fórmula trigonométrica conocida como fórmula de Brewsters. La fórmula en sí se deriva utilizando una regla matemática conocida como Ley de Snells, pero no tiene que saber cómo construir la fórmula usted mismo para usarla. Utilizando θsi para representar el ángulo de Brewsters, la ecuación para la fórmula de Brewsters es: θsi = arctan (norte2/norte1) Aquí hay un desglose de lo que esto significa.
En nuestra formula, θsi representa el ángulo que intentaban calcular (ángulo de Brewsters). El "arctan" que ves es el arctangent, que es la función inversa de la tangente; en un caso donde y = tan (X), el arcotangente sería X = arctan (y) A partir de ahí tenemos norte1 y norte2. Ambos indican el índice de refracción de los materiales por los que viaja la luz, con norte1 siendo el material inicial (como el aire) y norte2 es el segundo material que intenta reflejar o dispersar la luz (como el agua). Deberá buscar índices de refracción para hacer el cálculo (ver Recursos).
Una vez que haya buscado los índices de sus materiales, simplemente necesita conectar los números y calcular su arcotangente. No olvides eso norte2 va en la parte superior de tu fracción! Usando el aire y el agua como ejemplo, puede ver que el aire tiene un índice de refracción de alrededor de 1.00 y el agua (aproximadamente a temperatura ambiente) tiene un índice de refracción de 1.33, con ambos redondeados a dos puntos decimales. Al colocarlos en la fórmula, obtienes θsi = arctan (1.33 / 1.00) o θsi = arctan (1.33). Puedes calcular esto en una calculadora científica usando el bronceado-1 funciona si no tienes un botón arctan dedicado; hacerlo nos da θsi = 0.9261 (redondeado a cuatro lugares) o un ángulo de 92.61 grados.