Воспользуемся формулами Френеля:

   (1)

Наиболее примечательная особенность выражений (1) состоит в том, что при определенных условиях коэффициент отражения r_|| обращается в ноль:

r_|| = 0   (2)

Это имеет место, если сумма углов падения и преломления равна π/2:

θ₁ + θ₂ = π/2.   (3)

Теория предсказывает полное исчезновение отраженной волны, если падающая световая волна поляризована в плоскости падения, и выполняется соотношение (3). Опыт подтверждает этот результат. Эффект отсутствия отраженной волны называется эффектом Брюстера.

Используя соотношение (3) и закон преломления, нетрудно вычислить величину угла падения, при котором имеет место эффект Брюстера. Этот угол, называемый углом Брюстера, определяется выражением

Например, для границы раздела "воздух-стекло", когда n₁ = 1, n₂ = 1,52, получаем θ_Б = 56°40'.

Брюстеровский угол называют еще углом полной поляризации. Действительно, если падающий под этим углом свет неполяризован, то отраженный пучок света линейно поляризован перпендикулярно плоскости падения. Таким образом, эффект Брюстера можно использовать ддя получения линейно поляризованного света.

В опытах пучок белого неполяризованного света от дуговой лампы падает на стеклянную пластинку под углом Брюстера. Отраженный пучок света направляется на экран. Он имеет линейную поляризацию, в чем легко убедиться с помощью поляроида. Таким образом, эффект полной поляризации действительно имеет место.

В другом варианте опыта отраженный луч направляют на вторую стеклянную пластинку ориентированную так, что луч оказывается поляризованным в плоскости падения. Наблюдают отражение света от второй пластинки. Поворачивая вторую пластинку, меняют угол падения на нее света и наблюдают при некотором угле падения полное исчезновение отраженного луча — эффект Брюстера.

Причину эффекта Брюстера можно пояснить следующим образом. Отраженный луч света представляет собой нескомпенсированное излучение диполей второй среды, распространяющееся в первой среде. Из рис. 1 видно, что при выполнении условия (3) отраженный и преломленный лучи оказываются взаимно перпендикулярными. При этом диполи второй среды, колеблющиеся параллельно вектору Е преломленной волны и, следовательно, перпендикулярно преломленному лучу, не испускают свет в направлении отраженного луча, так как это направление совпадает с направлением колебаний диполей. В результате отраженный луч отсутствует, и вся энергия света передается преломленному лучу.

Из сказанного следует, что эффект Брюстера возможен лишь при поляризации падающего луча в плоскости падения. Если же падающий луч поляризован перпендикулярно плоскости падения, то отраженный луч должен наблюдаться при любом угле падения. Этот вывод также согласуется с формулами (1).

Поляризующие кубы на основе Брюстеровских многослойных покрытий применяется в качестве поляризатора излучения в мощных непрерывных и импульсных лазерных системах оптического диапазона, а также во всевозможных поляриметрических и эллипсометрических приборах.

Принцип регистрации образования на зеркале пленки конденсата основан на использовании эффекта Брюстера, что является новым моментом в гигрометрии. При падении поляризованного света на плоскую поверхность под определенным углом («углом Брюстера»), на границе раздела сред «газ – кремниевая пластина» весь свет становится преломленным и поглощается пластиной аморфного кремния. При изменении свойств границы раздела сред (при появлении новой границы раздела: «газ – пленка конденсата») часть света отражается. Изменения интенсивности отраженного луча фиксируется фотоприемником, сигнал которого является основным интерференционным каналом.

Многослойные поляризующие интерференционные покрытия, основанные на явлении Брюстера, широко используются в качестве поляризаторов мощного когерентного лазерного излучения. Обычно конструктивное исполнение имеет вид так называемого “поляризующего куба”. Принцип действия и устройство такого куба продемонстрировано на рис. 1.

Куб представляет собой сборку из двух одинаковых стеклянных призм, на общую диагональ которых нанесено методом вакуумного распыления многослойное диэлектрическое покрытие. Угол при вершине призм задается равным углу Брюстера для заданной длины волны света при отражении от границы раздела стекло–напыленный диэлектрик.

Чтобы обеспечить выполнение этого уcловия на всех границах раздела внутри многослойного диэлектрического покрытия, покрытие исполняется путем чередования слоев двух материалов. Показатели их преломления подбираются с тем расчетом, чтобы n₁=n; n₂=(n)^1/2, где n_1,2 – показатели указанных двух веществ, n – показатель стекла призмы. В частности для оптического диапазона, на призмах из кварцевого стекла, указанным условиям хорошо соответствует пара окислов SiO₂ – TiO₂.

Толщины слоев напыления подбираются исходя из условия, чтобы волны, отраженные от передней и задней грани слоя, складывались синфазно. Таким образом, многослойное покрытие представляет собой диэлектрическое зеркало для данной длины волны и данного угла ее падения.

Однако, в соответствии с явлением Брюстера, отражение будет происходить только для S–компоненты поляризации падающего пучка, в то время как для P–компоненты коэффициент отражения равен нулю.

Таким образом, S–поляризованная компонента практически полностью отражается, в то время как Р–поляризованная проходит куб без ослабления.

Поляризующие кубы указанной конструкции представляют собой дешевые и качественные поляризаторы лазерного излучения, способные вдобавок выдерживать весьма значительные плотности мощности излучения (на порядок выше таковых для поляризационных призм из исландского шпата, типа призм Глана).

К недостаткам поляризующих кубов относится, во–первых, возможность применения только для расчетной длины волны излучения, а во–вторых, критичность к угловой юстировке. Невыполнение любого из двух условий влечет немедленное нарушение явления Брюстера, и куб практически перестает работать.