Brewstera prawo określające kąt padania promienia świetlnego, przy którym światło odbite od powierzchni dielektryka jest całkowicie spolaryzowane. Światło padające na powierzchnię dielektryka ulega częściowo odbiciu, a częściowo załamaniu. Obie wiązki, odbita i załamana, są częściowo spolaryzowane ( polaryzacja światła). Istnieje taki kąt padania światła B, przy którym promienie odbity i załamany tworzą kąt 90. Oba promienie są wówczas całkowicie spolaryzowane - promień załamany w płaszczyźnie padania, a promień odbity prostopadle do niej. Kąt B, nazywany kątem Brewstera, spełnia warunek (p.B.): tgB = n, gdzie n jest współczynnikiem załamania światła (ośrodka, w którym rozchodzi się promień załamany względem ośrodka, z którego światło pada).

Elektrodynamiczna definicja fali spolaryzowanej światło jest poprzeczna fala elektromagnetyczna tak wiec drgania świetlne można uznać za elektryczne. Wzory Frenela umożliwiają obliczenie natężenia i stopnia polaryzacji światła odbitego od powierzchni ciała przezroczystego o współczynniku załamania n, przy dowolnym kącie padania światła a , kącie załamania βR=(Ir/Io) -zdolności odbijające ciała

Gdzie: Ir - natężenie światła odbitego

Io - natężenie światła padającego.

Wektor E leży w płaszczyźnie padania.

Wektor prostopadły do płaszczyzny padania

Stopień polaryzacji światła odbitego

Wzory te odnoszą się do wiązek spolaryzowanych w płaszczyznach padania i odbicia. Prawo Brewstera

oraz

Kąt Brewstera a =arctg(n) określa maksymalna polaryzacje przy odbiciu.

Prawo Malusa – prawo odkryte przez francuskiego fizyka Malusa określające natężenie światła spolaryzowanego po przejściu przez polaryzator.

Natężenie światła spolaryzowanego liniowo po przejściu przez idealny polaryzator optyczny jest równe iloczynowi natężenia światła padającego i kwadratu cosinusa kąta między płaszczyzną polaryzacji światła padającego a płaszczyzną polaryzacji światła po przejściu przez polaryzator

gdzie:

I₀ – natężenie światła padającego,

θ – kąt między płaszczyzną polaryzacji światła padającego i płaszczyzną polaryzacji polaryzatora.

Prawo to wynika z faktu, że przez polaryzator przechodzi tylko składowa wektora natężenia pola elektrycznego fali elektromagnetycznej zrzutowana na kierunek polaryzacji polaryzatora

Natomiast natężenie fali jest proporcjonalne do kwadratu jej amplitudy.

Gdy na idealny polaryzator pada światło niespolaryzowane, to wychodzące z niego światło spolaryzowane ma dwukrotnie mniejsze natężenia w porównaniu do światła padającego

Zależność ta wynika z tego, że średnia wartość cos²θ jest równa 1/2.

Polaryzator – urządzenie optyczne przepuszczające światło o określonej polaryzacji liniowej.

Polaryzacja liniowa

W fali spolaryzowanej liniowo drgania odbywają się w jednej płaszczyźnie, która zawiera kierunek rozchodzenia się fali.

Polaryzacja kołowa

Odbicie od ośrodka dielektrycznego

Gdy niespolaryzowane światło pada na granicę dwóch ośrodków przezroczystych pod takim kątem (kąt Brewstera), że promień odbity tworzy z promieniem załamanym kąt prosty, to światło odbite zostaje całkowicie, a światło przechodzące częściowo spolaryzowane liniowo. Zjawisko polaryzacji przez odbicie zostało odkryte w 1809 r. przez Malusa. Dla innych kątów padania światła, światło odbite jest również spolaryzowane częściowo. Im kąt padania bardziej różni się od kąta Brewstera, tym stopień polaryzacji światła odbitego jest mniejszy. Przy odbiciach od dielektryków nieprzezroczystych promień załamany zostanie oczywiście pochłonięty, ale odbity jest nadal spolaryzowany.

Polaryzacja – właściwość fali poprzecznej polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób. W poprzecznej fali niespolaryzowanej oscylacje rozchodzącego się zaburzenia zachodzą z jednakową amplitudą we wszystkich kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie bardzo wielu fal spolaryzowanych w różny sposób.