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Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les lunettes polarisées sont si efficaces pour réduire l'éblouissement ? Le secret de l'angle de Brewster est révélé !
Dans notre vie quotidienne, nous rencontrons souvent des reflets de lumière éblouissants. Par exemple, sur une plage sous un soleil brûlant ou sur l’eau, l’éblouissement nous met souvent mal à l’aise. C’est pourquoi de nombreuses personnes choisissent de porter des lunettes polarisées. La science derrière ce type de lentille, qui est efficace pour réduire l'éblouissement réfléchi par les surfaces lisses, remonte au concept de l'angle de Brewster.
Quel est l’angle de Brewster ?
L'angle de Brewster fait référence à la situation dans laquelle lorsque la lumière traverse la surface d'un milieu transparent à un angle d'incidence spécifique, une polarisation spécifique de la lumière peut être complètement transmise sans aucune réflexion. Lorsque la lumière non polarisée est incidente sous cet angle, la lumière réfléchie conserve son état de polarisation complet. La formule de cet angle a été découverte par le physicien écossais David Brewster et porte son nom.
La physique de l'angle de Brewster
Lorsque la lumière rencontre la frontière entre deux milieux ayant des indices de réfraction différents, une réflexion et une réfraction se produisent généralement. Lorsque la lumière est incidente sous un certain angle, la lumière polarisée p (lumière dont le champ électrique est dans le même plan que la lumière incidente et la normale au milieu) ne sera pas réfléchie. Cet angle d'incidence peut être exprimé par la formule suivante :
θB = arctan(n2/n1)
Ici, n1 est l’indice de réfraction du premier milieu dans lequel la lumière pénètre, et n2 est l’indice de réfraction du deuxième milieu dans lequel la lumière pénètre. En raison de la polarisation de la lumière et de la différence d’indice de réfraction, l’angle de Brewster détermine la relation entre la lumière réfléchie et la lumière réfractée.
Lunettes polarisées et angle de Brewster
Le matériau filtrant polarisant utilisé dans les lunettes polarisées réduit l'éblouissement selon le principe de l'angle de Brewster. Lorsque la lumière traverse une surface lisse (comme de l’eau ou un trottoir), la majeure partie de la lumière est polarisée en s (lumière polarisée perpendiculairement au plan d’incidence) et la lumière polarisée en p est minimalement réfléchie. Par conséquent, les personnes qui portent des lunettes polarisées peuvent bloquer cette lumière polarisée S, réduisant ainsi efficacement l'éblouissement et rendant la vision plus confortable.
Application de l'angle de Brewster
Outre son utilisation dans les verres polarisés, l'angle de Brewster est également largement utilisé dans la photographie, l'holographie et la technologie laser. Par exemple, les photographes utilisent souvent des filtres polarisants pour supprimer la lumière réfléchie par l’eau et d’autres surfaces, ce qui leur permet de capturer plus facilement des objets sous l’eau. Dans le même temps, lors de l’enregistrement d’un hologramme, le faisceau de référence est généralement incident à l’angle de Brewster pour éliminer les effets d’interférence inutiles.
Fenêtre de Brewster et faux coin de Brewster
Dans les lasers à gaz, l’utilisation de fenêtres Brewster peut réduire la perte causée par la réflexion et améliorer encore l’efficacité du laser. L'angle pseudo-Brewster est un autre cas où, lorsque la surface réfléchissante absorbe la lumière, la réflectivité de la lumière polarisée p atteint un minimum non nul à cet angle, ce qui est également précieux dans certaines applications optiques.
ConclusionL'angle de Brewster n'est pas seulement un concept de physique, il joue un rôle important dans nos vies, notamment pour réduire l'inconfort visuel. Qu'il s'agisse de lunettes polarisées ou d'autres équipements optiques, le principe de l'angle de Brewster est à l'œuvre en coulisses. Nous devrions réfléchir à la manière dont les principes scientifiques peuvent nous apporter commodité et confort dans notre vie quotidienne, et si cela peut nous donner une compréhension plus profonde de chaque détail de la vie.
