При падінні плоских електромагнітних хвиль на границю розділу двох середовищ при певних умовах коефіцієнт відображення може звернутися в нуль. Кут падіння, при якому падаюча хвиля повністю, без відображення, проникає з одного середовища в іншу, називається кутом Брюстера або кутом повного спотворення і позначається як.
Умови, при яких відсутня відбита хвиля, можуть бути встановлені шляхом вирішення рівнянь і щодо кута падіння. В окремому випадку, коли обидві середовища є немагнітними діелектриками, існування кута Брюстера легко визначається з фізичних міркувань.
Малюнок 66 - Кут Брюстера
Нехай паралельно поляризована хвиля падає на плоску межу розділу двох немагнітних діелектриків. Під впливом поля преломленной хвилі середу поляризується: дипольні моменти молекул другого середовища орієнтуються паралельно вектору напруженості електричного поля преломленной хвилі. Впорядковано орієнтовані молекулярні диполі другого середовища випромінюють електромагнітні хвилі, суперпозиція яких і утворює в першому середовищі плоску відбиту хвилю. Молекулярний диполь (його можна вважати елементарним електричним вібратором) не випромінює вздовж своєї осі. Отже, відбита хвиля не може виникнути, якщо осі впорядковано орієнтованих молекулярних диполів будуть паралельні напрямку, в якому повинна поширюватися відбита хвиля.
Визначимо тепер величину кута Брюстера. Із знайдених вище рівнянь для коефіцієнтів відбиття і заломлення
випливає, що кут Брюстера задовольняє одному з двох рівнянь:
при перпендикулярній поляризації або
при паралельній поляризації. Тут під мається на увазі кут заломлення, що відповідає куту Брюстера.
Легко бачити, що ці два рівняння взаємно протеворечат один одному, т. Е. Явище повного спотворення можна спостерігати або при перпендикулярній, або при паралельній поляризації. Розглянемо наболее часто зустрічається випадок, коли обидві межують середовища є немагнітними і оптична щільність другого середовища більше, ніж першої. З даних припущень випливає, що
Крім того, в силу другого закону Снеллиуса. тобто
Звертаючись до вищенаведеними формулами, бачимо, що перше з цих рівнянь в рамках зроблених припущень взагалі не може мати рішень. Таким чином, кут Брюстера при падінні плоскої електромагнітної хвилі на немагнітний діелектрик може існувати тільки при паралельній поляризації.
Зручну формулу для обчислення кута Брюстера можна отримати з виразу для коефіцієнта відбиття при падінні хвилі з вакууму на діелектрик:
Дійсно, кут Брюстера повинен удовлетоворять умові
звідки легко знаходимо
Плоскі хвилі кругової і еліптичної поляризації можна представити у вигляді суперпозиції двох лінійно поляризованих плоских хвиль, одна з яких поляризована нормально, а інша - паралельно площині падіння. Так як умови існування кута Брюстера для паралельної і нормальної поляризацій різні, то хвилі з круговою або еліптичною поляризацією будуть відображати при будь-яких кутах падіння. Однак при цьому співвідношення між амплітудами нормальної і паралельної складових в відбитої і преломленной хвилях буде іншим, ніж в падаючої хвилі. Це призводить до зміни поляризації відбитої і преломленной хвиль в порівнянні з падаючої. Зокрема, якщо плоска хвиля з круговою поляризацією падає під кутом Брюстера для однієї з утворюють її лінійно поляризованих хвиль, то відбита хвиля виявляється лінійно поляризованої, а заломлена хвиля - еліптично поляризованої.
Явище повного спотворення може мати корисні технічні додатки. Так, платівка з діелектрика, встановлена під кутом Брюстера по відношенню до напрямку поширення падаючої хвилі, не створює відображень. При цьому ця ж пластина може грати роль важливого конструктивного елементу, наприклад, забезпечуючи ущільнення будь-якого приладу.