Strona głównaPytania → Odbicie światła od powierzchni wody...

Odbicie światła od powierzchni wody i prawo Brewstera

Pytanie

Pyta Renata

Chciałabym zapytać o prawo Brewstera. W treści tego prawa chodzi o odbicie od dielektryka, tymczasem okulary z filtrem polaryzacyjnym mają za zadanie wygaszać niepożądane odbicia, np. od powierzchni wody. Woda, która nie jest destylowana, nie jest dielektrykiem przecież. W zbiorach zadań są też zadania, w treści których chodzi o zastosowanie prawa Brewstera przy odbiciu światła np. od tafli jeziora. Proszę o wyjaśnienie jak to jest z tym prawem Brewstera i wodą.

Odpowiedź

Odpowiada Piotr Wasylczyk

Gratuluję spostrzegawczości — jest Pani pierwszą (na tym forum) osobą, która zwróciła uwagę na to, że słona woda jest przewodnikiem, i na możliwe związane z tym konsekwencje dla zjawisk optycznych.

Kiedy rozważamy oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materiałami takimi jak woda (a więc przezroczystymi, z dala od rezonansów, które mogłyby prowadzić do absorpcji światła), najważniejsza jest odpowiedź elektronów — jak one poruszają się w polu fali świetlnej. Ta właśnie odpowiedź elektronowa decyduje o własnościach optycznych, takich jak współczynnik załamania, a więc i związanych z nim własnościach fali przy odbiciu od granicy ośrodków (np. na granicy woda-powietrze). Dodanie soli do wody modyfikuje nieco współczynnik załamania $n$ — dla czystej wody wynosi on $n=1,33$, dla roztworu nasyconego w 20$^\textrm{o}$ Celsjusza $n=1,38$. W konsekwencji również kąt Brewstera będzie inny niż dla czystej wody, ale jeśli chodzi o elektrony sytuacja pozostaje bez zmian. Trzeba pamiętać, że przewodnictwo elektryczne słonej wody jest związane z powstaniem jonów, a nie z obecnością swobodnych elektronów, jak w metalach. Jony zaś są zbyt ciężkie (podobnie jak jądra atomowe w dielektrykach) by dawać zauważalny wkład do oddziaływania z polem fali świetlnej.