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과학

브루스터 각

브루스터 각과학
영어
Brewster angle
기본 식
tanθ_B=n₂/n₁
사라지는 반사 성분
입사면에 평행한 p편광
이상적인 조건
반사광과 굴절광이 서로 직각
브루스터 각은 두 비자성 유전체의 경계에서 입사면에 평행한 p편광의 반사가 사라지는 입사각이다. 이상적인 비흡수 매질에서는 tanθ_B=n₂/n₁이며, 각은 입사 매질 쪽 법선을 기준으로 잰다.

입사면과 편광

입사면은 입사광선과 경계면 법선이 만드는 평면이다. p편광은 전기장이 이 평면에 평행하고 s편광은 수직이다. 브루스터 각에서는 p성분이 반사되지 않아 비편광 입사광의 반사광은 s편광이 된다.

굴절 법칙과 연결

반사각은 입사각과 같고 브루스터 조건에서 반사광과 굴절광의 각이 90°다. 스넬의 법칙에 θ₂=90°−θ_B를 대입하면 n₁sinθ_B=n₂cosθ_B가 되어 tanθ_B=n₂/n₁을 얻는다.

굴절률에 따른 예

굴절률 1인 매질에서 1.6인 매질로 입사하면 θ_B=arctan1.6≈58.0°다. 진행 방향을 반대로 바꾸면 비율도 뒤집혀 arctan(1/1.6)≈32.0°다. 같은 경계라도 어느 쪽에서 들어오는지가 필요하다.

전반사와 다른 조건

브루스터 각은 특정 편광의 반사가 없어지는 조건이고, 전반사는 전파하는 굴절광이 없어지는 조건이다. 둘을 혼동하면 안 된다. 흡수성 매질이나 금속처럼 복소 굴절률을 갖는 경우에는 이 단순한 실수 굴절률 식을 그대로 적용할 수 없다.

관련 문서

편광 / 스넬의 법칙 / 굴절 / 반사 / 전반사 / 전자기파 / 빛 / 탄젠트 함수