L’angolo di Brewster è l’angolo di incidenza per cui la componente riflessa da un’interfaccia tra due dielettrici è polarizzata linearmente. In condizioni ideali, la componente del campo elettrico parallela al piano di incidenza non viene riflessa.
Per passaggio da indice n_1 a indice n_2:
La formula vale per mezzi dielettrici, trasparenti e non assorbenti, quando gli indici di rifrazione possono essere trattati come reali.
Interpretazione geometrica
Alla condizione di Brewster, il raggio riflesso e il raggio rifratto sono ortogonali:
Combinando questa relazione con la legge di Snell si ottiene:
La luce si descrive distinguendo due polarizzazioni rispetto al piano di incidenza: componente s, perpendicolare al piano, e componente p, parallela al piano. All’angolo di Brewster il coefficiente di riflessione della componente p si annulla idealmente; resta riflessa soprattutto la componente s. Per questo la luce riflessa risulta fortemente polarizzata.
Esempio numerico
Per luce che passa dall’aria al vetro, assumendo n_1\simeq1 e n_2\simeq1{,}5:
Questo valore spiega perché riflessi da vetro, acqua o superfici dielettriche possono essere attenuati con filtri polarizzatori orientati correttamente.
Applicazioni e limiti
L’angolo di Brewster è usato in ottica per produrre o controllare polarizzazione, ridurre riflessi, progettare finestre ottiche in laser, analizzare superfici e tarare dispositivi ottici. In cavità laser si possono usare finestre inclinate a Brewster per minimizzare le perdite della polarizzazione desiderata.
Nei sistemi reali la riflessione non si annulla perfettamente se il mezzo assorbe, se la superficie è rugosa, se il fascio non è monocromatico o se l’interfaccia è rivestita da strati sottili. Inoltre per metalli e mezzi fortemente assorbenti il concetto va trattato con le equazioni di Fresnel complete e indici complessi.
Un errore frequente è confondere l’angolo di Brewster con l’angolo critico della riflessione totale interna. L’angolo di Brewster riguarda la polarizzazione della luce riflessa; l’angolo critico riguarda l’assenza di raggio trasmesso propagante oltre una certa incidenza, e richiede passaggio da indice maggiore a indice minore.
Vedi anche: Polarizzazione, Indice di rifrazione, Legge di Snell.