Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Брюстера и закон преломления (закон Снеллиуса). Закон Брюстера описывает условия, при которых свет, падающий на границу раздела двух сред, будет полностью поляризован при отражении.
Согласно закону Брюстера, угол падения ( \theta_B ), при котором отраженный свет полностью поляризован, связан с показателями преломления двух сред следующим образом:
[ \tan(\theta_B) = \frac{n_2}{n_1} ]
где ( n_1 ) — показатель преломления первой среды (воздуха), ( n_2 ) — показатель преломления второй среды (диэлектрика).
В нашей задаче угол Брюстера составляет 60°. Поэтому:
[ \tan(60°) = \sqrt{3} ]
Таким образом:
[ \sqrt{3} = \frac{n_2}{n_1} ]
Поскольку первая среда — воздух, его показатель преломления ( n_1 \approx 1 ). Следовательно:
[ n_2 = \sqrt{3} ]
Теперь, чтобы найти угол преломления ( \theta_2 ), используем закон преломления:
[ n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2) ]
Подставляем известные значения:
[ 1 \cdot \sin(60°) = \sqrt{3} \cdot \sin(\theta_2) ]
[ \sin(60°) = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ \frac{\sqrt{3}}{2} = \sqrt{3} \cdot \sin(\theta_2) ]
Делим обе части уравнения на ( \sqrt{3} ):
[ \frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{3}} = \sin(\theta_2) ]
[ \sin(\theta_2) = \frac{1}{2} ]
Теперь находим угол преломления ( \theta_2 ):
[ \theta_2 = \arcsin\left(\frac{1}{2}\right) = 30° ]
Таким образом, угол преломления при падении света из воздуха на диэлектрик, когда угол падения составляет 60°, равен 30°.