브루스터 각

정의: 브루스터 각(Brewster's angle)은 편광된 빛이 특정 매질에 입사할 때 반사광과 굴절광이 서로 수직으로 편광되는 입사각을 말한다. 이 각도에서 반사되는 빛은 완벽하게 편광되며, p-편광(입사면에 평행한 편광) 성분은 없다. 반사광은 s-편광(입사면에 수직인 편광)만을 갖게 된다.

발견: 이 현상은 1811년 스코틀랜드의 물리학자 데이비드 브루스터(David Brewster)에 의해 발견되어 그의 이름을 따 명명되었다.

관련 법칙: 브루스터 각은 입사 매질과 굴절 매질의 굴절률 간의 관계로 표현된다. 입사각을 θ_B, 입사 매질의 굴절률을 n₁, 굴절 매질의 굴절률을 n₂라고 하면, 브루스터 각은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

tan θ_B = n₂/n₁

만약 입사 매질이 공기(n₁ ≈ 1)라면, tan θ_B = n₂ 가 된다. 따라서 굴절률 n₂를 알면 브루스터 각을 계산할 수 있다.

활용: 브루스터 각은 편광판, 편광 필터 등 편광 관련 광학 장비의 설계 및 제작에 중요하게 활용된다. 또한, 표면의 굴절률 측정, 광학 현미경 등 다양한 분야에서 응용된다. 특히, 반사광의 편광 상태를 분석하여 표면의 특성을 파악하는데 유용하게 사용된다. 레이저 스캐닝, 광통신 등에서도 브루스터 각의 원리를 이용한 기술들이 적용된다.

한계: 브루스터 각은 이상적인 조건에서 완벽한 편광을 제공한다는 이론적인 개념이다. 실제로는 표면의 거칠기, 입사광의 파장 분포 등의 요인으로 인해 완벽한 편광을 얻기 어렵다. 따라서 실제 응용에서는 이러한 요인들을 고려해야 한다.