มุมบริวสเตอร์

มุมบริวสเตอร์ (Brewster's angle) หรือ มุมโพลาไรซ์ (polarization angle) คือมุมตกกระทบของแสงบนรอยต่อระหว่างตัวกลางซึ่งทำให้เกิดโพลาไรเซชันได้แสงสะท้อนออกมาจะเป็นแสงโพลาไรซ์แบบเส้นตรง ซึ่งแพร่ไปในทิศทางตั้งฉากกับมุมหักเห ชื่อมุมนี้ตั้งตามชื่อนักฟิสิกส์ชาวสก็อต เดวิด บริวสเตอร์ ซึ่งเป็นผู้ค้นพบ

ภาพวาดแสดงแสงที่ตกกระทบด้วยมุมบริวสเตอร์แล้วสะท้อนและหักเหเป็นแสงโพลาไรซ์

ทฤษฎี

เมื่อแสงตามธรรมชาติเกิดการสะท้อนและหักเหที่ส่วนรอยต่อระหว่างตัวกลางไอโซทรอปิกสองชนิด สถานะโพลาไรเซชันของแสงจะเปลี่ยนแปลงไป โดยปกติแล้ว แสงสะท้อนและแสงหักเหจะกลายเป็นแสงโพลาไรซ์บางส่วน และในแสงสะท้อน การแกว่งกวัดของแสงในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวตกกระทบจะมากกว่าในแนวขนาน ในขณะที่แสงหักเหจะมีแนวโน้มตรงกันข้าม ระดับของโพลาไรเซชันของแสงสะท้อนจะสัมพันธ์กับมุมตกกระทบ เมื่อมุมตกกระทบเท่ากับมุมบริวสเตอร์ แสงสะท้อนจะกลายเป็นแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นเฉพาะในแนวที่ตั้งฉากกับระนาบตกกระทบเท่านั้น

ให้ $\theta _{1}$ เป็นมุมตกกระทบ $\theta _{2}$ เป็นมุมหักเห แล้วให้ $n_{1}$ และ $n_{2}$ เป็นดรรชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง ตามกฎของสแน็ลแล้วจะได้ว่า

$n_{1}\sin \left(\theta _{1}\right)=n_{2}\sin \left(\theta _{2}\right)$

และมุมบริวสเตอร์ $\theta _{B}$ ซึ่งหมายถึงมุมตกกระทบที่ทำให้มุมสะท้อนและมุมหักเหตั้งฉากกันก็จะหาได้เป็น

$n_{1}\sin \left(\theta _{B}\right)=n_{2}\sin \left(90-\theta _{B}\right)=n_{2}\cos \left(\theta _{B}\right)$

จัดรูปใหม่ได้เป็น

$\theta _{B}=\arctan \left({\frac {n_{2}}{n_{1}}}\right)$

ซึ่งก็หมายความว่า มุมบริวสเตอร์เท่ากับอาร์กแทนเจนต์ของอัตราส่วนของดรรชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง

แอปพลิเคชัน

แว่นกันแดดแบบโพลาไรซ์ ใช้หลักการของมุมบริวสเตอร์เพื่อลดแสงโพลาไรซ์ที่สะท้อนจากผิวน้ำหรือพื้นถนน

ช่างภาพใช้หลักการเดียวกันนี้ในการลดแสงแดดที่สะท้อนจากผิวน้ำ ผิวกระจก หรือพื้นผิวอื่น ๆ ที่ไม่ใช่โลหะ

ภาพถ่ายหน้าต่างเดียวกันโดยใช้กล้องถ่ายรูปเดียวกัน แต่ปรับโพลาไรเซอร์ให้หมุนเป็นมุมต่างกัน ในภาพด้านซ้าย มุมของโพลาไรเซอร์อยู่ในแนวเดียวกับมุมโพลาไรซ์ที่สะท้อนจากหน้าต่าง ทางด้านขวา โพลาไรเซอร์ถูกหมุน 90° จึงกำจัดแสงสะท้อนซึ่งเป็นแสงโพลาไรซ์มาก