حاسبة زاوية بروستر

سميت ظاهرة زاوية بروستر نسبةً إلى الفيزيائي الاسكتلندي السير ديفيد بروستر، الذي اكتشفها في القرن التاسع عشر. هذه الزاوية مهمة في البصريات لأنها تمثل زاوية السقوط التي ينتقل عندها الضوء ذو استقطاب معين بشكل مثالي عبر حدود عازل شفاف، بدون انعكاس.

الخلفية التاريخية

تُعد زاوية بروستر مفهوماً أساسياً في مجال البصريات، وقد سميت نسبةً إلى السير ديفيد بروستر، وهو فيزيائي اسكتلندي قدّم مساهمات كبيرة في علم الضوء واللون. اكتشف أنه عند زاوية سقوط معينة، لا ينعكس الضوء المستقطب عمودياً على مستوى السقوط من وسط شفاف. هذه الزاوية، المعروفة الآن بزاوية بروستر، تختلف باختلاف معاملات الانكسار للوسطين المعنيين.

صيغة الحساب

تُعطى صيغة حساب زاوية بروستر (BA) بالدرجات على النحو التالي:

\[ BA = \arctan\left(\frac{n_2}{n_1}\right) \times \frac{180}{\pi} \]

حيث:

• \(n_2\) هو معامل انكسار الوسط 2،
• \(n_1\) هو معامل انكسار الوسط الأولي.

مثال على الحساب

على سبيل المثال، إذا كان معامل انكسار الوسط 2 (\(n_2\)) هو 1.5 ومعامل انكسار الوسط الأولي (\(n_1\)) هو 1.0 (مثل الانتقال من الهواء إلى الزجاج)، فيمكن حساب زاوية بروستر (BA) على النحو التالي:

\[ BA = \arctan\left(\frac{1.5}{1}\right) \times \frac{180}{\pi} \approx 56.31^\circ \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُعد زاوية بروستر حاسمة في تصميم الأجهزة البصرية مثل مرشحات الاستقطاب والطلاءات المضادة للانعكاس. كما أنها مهمة في فهم سلوك الضوء عند الواجهات، وهو أمر ضروري في مجالات مثل التصوير الفوتوغرافي، وبصريات الليزر، ودراسة تفاعلات الضوء والمادة.

الأسئلة الشائعة

1. ماذا يحدث للضوء عند زاوية بروستر؟

   • عند زاوية بروستر، لا ينعكس الضوء ذو الاستقطاب العمودي على مستوى السقوط من الواجهة، مما يؤدي إلى تقليل الوهج والانعكاس.

2. كيف يؤثر معامل الانكسار على زاوية بروستر؟

   • كلما زاد الفرق في معاملات الانكسار بين الوسطين، زادت حدة زاوية بروستر. هذه العلاقة مباشرة وتتبع من صيغة الحساب.

3. هل يمكن استخدام زاوية بروستر لجميع أنواع الضوء؟

   • نعم، ولكن فعالية استقطاب الضوء تعتمد على الحالة الأولية لاستقطاب الضوء ومعاملات انكسار المواد.

إن فهم وحساب زاوية بروستر يمكن أن يكون مفيدًا بشكل خاص في تحسين خصائص انتقال وانعكاس الضوء عبر وسائط مختلفة، مما يعزز أداء الأنظمة البصرية.