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O ângulo de Brewsters, em homenagem ao físico escocês David Brewster, é um ângulo importante no estudo da refração da luz. Quando a luz atinge uma superfície, como um corpo de água, parte da luz reflete fora da superfície enquanto outra penetra nela. A luz que penetra não necessariamente continua em linha reta; um fenômeno conhecido como refração altera o ângulo em que a luz viaja. Você pode ver por si mesmo olhando um canudo em um copo de água; a parte da palha visível acima da água não parece totalmente conectada ao que você vê na água. Isso ocorre porque o ângulo da luz mudou devido à refração, alterando a maneira como seus olhos interpretam o que estão vendo.
Em um certo ângulo, a refração da luz é minimizada; esse é o ângulo de Brewster. Enquanto alguma refração ainda ocorre, é menor do que você veria em qualquer outro ângulo. O ângulo exato depende em parte da substância em que a luz entra, pois substâncias diferentes causam quantidades diferentes de refração à medida que a luz passa através delas. Felizmente, é possível calcular o ângulo de Brewsters em praticamente qualquer substância simplesmente aplicando um pouco de trigonometria.
O ângulo de polarização
O ângulo de Brewsters indica o nível ideal de polarização que pode ocorrer dentro do material refratário. O que isso significa é que a luz que entra no material nesse ângulo específico não se espalha em várias direções (o que causa refração). Em vez disso, a luz continua a percorrer um único caminho com o mínimo de dispersão. Você pode ver esse efeito ao usar óculos de sol polarizados; as lentes têm um revestimento projetado para diminuir a dispersão e criar um efeito polarizado, permitindo ver através do brilho na superfície da água e em outros lugares onde a dispersão da luz dificulta a visualização.
Como o ângulo de Brewsters é o ângulo ideal para a polarização em um determinado material, às vezes você o verá referido como o "ângulo de polarização" do material. Ambos os termos significam essencialmente a mesma coisa, no entanto, não se preocupe se você vir uma fonte se referir a um dos termos e outra fonte usar a outra.
Fórmula de Brewsters
Para calcular o ângulo de Brewsters, você precisa usar uma fórmula trigonométrica conhecida como fórmula de Brewsters. A fórmula em si é derivada usando uma regra matemática conhecida como Lei de Snells, mas você não precisa saber como construir a fórmula para usá-la. Usando θB para representar o ângulo de Brewsters, a equação da fórmula de Brewsters é: θB = arctan (n2/n1) Aqui está uma descrição do que isso significa.
Na nossa fórmula, θB representa o ângulo que estava tentando calcular (ângulo de Brewsters). O "arctan" que você vê é o arco tangente, que é a função inversa da tangente; em um caso em que y = tan (x), o arco tangente seria x = arctan (y) A partir daí, temos n1 e n2. Ambos indicam o índice de refração dos materiais pelos quais a luz está viajando, com n1 sendo o material inicial (como o ar) e n2 sendo o segundo material que está tentando refletir ou dispersar a luz (como a água). Você precisará procurar índices de refração para fazer o cálculo (consulte Recursos).
Depois de consultar os índices de seus materiais, basta inserir os números e calcular seu arco tangente. Não se esqueça disso n2 vai no topo da sua fração! Usando o ar e a água como exemplo, você pode ver que o ar tem um índice de refração de cerca de 1,00 e a água (aproximadamente à temperatura ambiente) tem um índice de refração de 1,33, com os dois arredondados para duas casas decimais. Colocando-os na fórmula, você obtém θB = arctan (1,33 / 1,00) ou θB = arctan (1,33). Você pode calcular isso em uma calculadora científica usando o tan-1 funcionar se você não tiver um botão arctan dedicado; isso nos dá θB = 0,9261 (arredondado para quatro lugares) ou um ângulo de 92,61 graus.