זוית ברוסטר

exercise 3_3525

 

אור טבעי המתקדם באוויר פוגע בפלטה של חומר דיאלקטרי שקוף בזוית ברוסטר. מקדם השבירה של הפלטה הוא \( n=1.7 \) ועוביה \( d \) .




כמה עובדות חשובות:

- בניגוד ללייזר, אור טבעי הוא לא מקוטב, כלומר כל פוטון שמגיע ממקור האור הוא בעל קיטוב אחר ועקב כך כל פוטון גם אפשר לפרק לקומבינציה של שני קיטובים לינאריים, במקביל ובמאונך למישור הפגיעה. זה מתבטא בעובדה שאת העוצמה הממוצעת של אור טבעי אפשר לכתוב \( I = \frac{1}{2}I_\parallel + \frac{1}{2}I_\perp \)

- במעבר בין שני תווכים עם מקדם שבירה שונה אפשר להגדיר את העוצמה היחסית המוחזרת, ע"י \( R = r^2 \) כאשר \( r \) זה מקדם ההחזרה הרגיל של הגל הא"מ. לעומת זאת, מקדם ההעברה של העוצמה היחסית \( T \neq t^2 \) ( \( t \) הוא מקדם ההעברה של הגל ) אלא מוגדר על סמך שימור האנרגיה \( T + R = 1 \)

- כפי שראיתם בשאלה 3_3513 לכל כיוון קיטוב יש מקדמי העברה/החזרה משלו ( מקדמי Fresnel ) , ומכאן גם שמקדמי העוצמה לכל קיטוב יהיו שונים.


1. מיצאו ביטויים עבור מקדם ההחזרה הכולל של האנרגיה ועבור מקדם ההעברה הכולל של האנרגיה. שימו לב שההחזרה הכוללת של העוצמה מורכבת מההחזרה הראשונית עקב המשטח העליון ותוספות עקב ההחזרות המשניות בין שני המשטחים. את הביטוי הסופי אפשר לקבל ע"י שימוש בסכום של סדרה הנדסית אינסופית.
2. בהנחה שעוצמת האור הפוגע היא \( I_0 \) , חשבו את עוצמת האור המוחזר ישירות מהמשטח העליון (בלי החזרות משניות).
3. הראו כי זווית הפגיעה במישור התחתון של הפלטה היא זווית ברוסטר עבור מישור מפריד זה.
4. חשבו את העוצמה של הקרן בצידה השני של הפלטה. הביאו בחשבון את ההחזרות הפנימיות בפלטה (הזניחו אפקטים של התאבכות).