Naročite se na enovice

http://www.e-fotografija.si/tecaji-delavnice-predavanja,1228.html
 http://www.cyberstudio.si/
http://www.facebook.com/pages/e-Fotografija/201306676587
>

Polarizacija svetlobe / Osnove optike IV.del

25.01.2008 13:08

Vzemite konec daljše vrvi in ga zanihajte. Valovanje bo potovalo naprej vse do njenega konca (če ga nekaj ne bo prej zadušilo). Na podoben način potuje tudi svetloba.

Sedaj pa speljite vrv skozi navpično režo. Idealna bo tista od ograje, lahko pa uporabite tudi priprta vrata. Dokler boste s koncem vrvi nihali navpično, se seveda ne bo zgodilo nič, saj se vrv itak ne dotika robov reže. Če boste pa začeli nihati vodoravno, bodo robovi reže preprečili, da bi se valovanje širilo naprej.
Če začnete sporadično nihati v katerokoli smer, bo od reže naprej nihanje samo navpično, od vsakega vala se bo ohranila samo navpična komponenta.
Če označimo z !a kot med ravnino nihanja in navpičnico (gledano iz strani potovanja valovanja) in z A amplitudo vašega valovanja, se bo po prečkanju reže amplituda zmanjšala na
A'=A * cos(!a)
Temu pojavu rečemo, da smo valovanje polarizirali.

 

Seveda svetlobe ne moremo kar tako ustaviti z nekimi režami, vendar pa obstajajo določeni kristali, ki to že po naravi naredijo. Primer, ki je vsem nam znan, so polarizacijski filtri. Ločimo linearne in cirkularne. Prvi naredijo s fotografskega vidika v nekaterih primerih večji efekt na barve, slednji pa so bolj prijazni do merilcev svetlobe in ostrine v naših škatlicah.

V vsakem primeru pa polarizator uniči dve tretjini nepolarizirane svetlobe, torej če ste brez polarizatorja delali na 1/300 s, boste z njim potrebovali 1/100.

 

Primer, ki sem ga ponazoril z režo, ustvari linearno polarizacijo valovanja, saj to poteka po točno določeni ravnini. Njena horizontalna in vertikalna komponenta rasteta in padata istočasno in temu rečemo, da sta v fazi. Če bi pa spravili to svetlobo skozi neko snov, kjer njena horizontalna in vertikalna komponenta ne bi potovali z isto hitrostjo, bi lahko ena drugo začela prehitevati.
Če npr. eno valovanje prehiti drugega za pol periode, bi valovanje, ki je prej potekalo od levo-gor do desno-dol začelo potovati od levo-dol do desno-gor, torej bi se zavrtelo za 90 stopinj.
Če pa ena komponenta prehiti drugo za samo četrtino periode, doseženo, da ko ima valovanje v vertikalni smeri vozel (pri vrvi bi to pomenilo, da je v centralnem položaju) ima druga hrbet (torej je v ekstremno zamaknjenem položaju) in obratno.
Ko gre navzgor, se levo-desno ne premika.. potem gre malo manj hitro navzgor in se že malo premika proti desni... potem ne gre več navzgor in gre z maksimalno hitrostjo v desno... potem gre počasneje v desno in že malo navzdol... potem gre najhitreje navzdol in to čisto navpično... potem že počasneje navzdol in malo proti levi... vidite kaj se dogaja? Valovanje kroži! Torej smo iz čisto kaotičnega valovanja ustvarili valovanje, ki kroži. Če vrtite konec vrvi v krogu, pravokotnem na samo vrv, boste hitro razumeli, o čem govorim.

 

Če torej svetlobo najprej linearno polariziramo, potem pa poskrbimo, da ena komponenta prehiti drugo za četrtino nihaja, smo ustvarili cirkularno polarizirano svetlobo. Ker smo jo najprej polarizirali linearno, smo izbrali samo tisto komponento, ki smo jo potrebovali, vendar je ob izhodu iz polarizatorja bolj prijazna do merilnih naprav SLR fotoaparatov.

 

Če dva linearna polarizatorja postavimo vzporedno enega za drugim, drugi seveda ne naredi nič. Če se še enkrat spomnimo na primer z vrvjo, je to takoj jasno. Ko enkrat celotno valovanje zaradi prve reže potuje navpično, naslednja navpična reža ne more vplivati. Če pa drugo režo postavimo vodoravno, bo navpično valovanje, ki bo prešlo prvo režo, v drugi popolnoma zamrlo. S kontroliranjem kota med obema polarizatorjema lahko kontroliramo količino svetlobe, ki gre skozi. To je poceni alternativa številnim ND filtrom. Seveda pa mora biti prvi polarizator nujno linearen in ne cirkularen. Cirkularno valovanje vrvi bi v določeni meri brez težav prišlo skozi našo ograjo.

Zanimiv eksperiment lahko naredite tako, da postavite dva linearna polarizatorja pravokotno enega na drugega. Če boste gledali skozi, bo seveda popolnoma črno, kot sem ravnokar razložil. Če pa sedaj vmes postavite še kos celofana, boste spet videli skozi. Celofan je namreč eden od materialov, v katerih je hitrost valovanja odvisna od smeri. Torej ste ravnino polarizacije spremenili (ali pa celo ustvarili cirkularno) in je določen del lahko šel skozi naslednjega. Zgleda pa kot čarovnija!

 

Polarizacija svetlobe v naravi

Scattering

Ste se kdaj vprašali, zakaj je nebo modro? Kaj pa zakaj je ob sončnem zahodu oranžno?

Ko gredo sončni žarki skozi atmosfero, se nekateri odbijejo v svojo smer in pri tem prednjači modra barva. Od tistih žarkov, ki bi morali iti nad nami, brez da bi jih mi videli, se nekaterio modri odbijejo dol proti nam in nam naredijo tako obarvajo nebo. Po drugi strani pa pri svetlobi, ki prihaja proti nam ob sončnem zahodu, modra svetloba zbeži in zato vidimo oranžno barvo (no, kar nekaj se je tudi ukrivi). Če opazujete vesolje z lune ali kakšnega planeta brez atmosfere, je tam tudi čez dan nebo črno. Sonce vas sicer lepo osvetljuje, ampak okoli njega na nebu brez tezav vidite vse zvezde.

Temu efektu rečemo scattering svetlobe. Fotoni, ki pridejo k nam zaradi tega pojava, so polarizirani in kar velik del jih v taki obliki pride vse do nas. Če torej svoj polarizator uporabimo tako, da jim preprečimo pot do senzorja, bo nebo temnejše in zato bolj izrazite barve. Tudi oblaki bodo bolj kontrastni in celotna fotografija bo pridobila na dramatičnosti. Največji efekt bo imel del neba, ki je pravokoten glede na sonce. Če slikate proti soncu ali proč od njega, ne bo nobene razlike. Zato je polarizator ponavadi nezaželjen pri širokokotnih posnetkih, saj bodo različni deli neba na sliki različno zatemnjeni.

 

Odboj

Svetloba, ki se direktno odbije od nekovinskih površin, je marsikdaj polarizirana. Tipičen primer je vodna površina. Z rotacijo polarizatorja lahko odrežete fotone, ki so se odbili od površine reke in tako bistveno bolje vidite njeno globino. Tudi odboji od stekla so polarizirani, zato je polarizator zelo dobrodošel, ko moramo slikati skozenj. Po drugi strani pa lahko vodno površino še bolj poudarimo, saj lahko polarizator spusti vse fotone, ki so se od vode odbili in uniči dve tretjini ostalih.
Kadarkoli bi radi uničili ali poudarili odboje, velja poskusiti s polarizatorjem. Ne uspe vedno, ampak vsak napredek je dobrodošel.

 

Kontrast in saturacija

Polarizator marsikdaj vpliva na splošen kontrast in saturacijo barv na fotografiji. Včasih je to zaželjeno, včasih ni. V vsakem primeru je dobro poznati tudi ta efekt in malo eksperimentiranja včasih prinese odlične rezultate.

 

Križna polarizacija objektiva in vira svetlobe

Pri slikanju s flashem, lahko izkoristite zelo praktičen trik, da postavite polarizator tudi nanj, ne samo na objektiv. Če bosta polarizatorja pravokotna eden na drugega, bodo odboji res minimalni. Zelo uporabno pri slikanju bleščečih predmetov. Dodaten efekt, ki je včasih nezaželjen, je povečanje saturacije in kontrasta. To lahko moti pri fotografiranju slik ali fotografij, saj želimo pri tem ohraniti čimbolj naravne barve. Pri fotografiranju kovinskih predmetov s to tehniko pride tudi do nezaželjenega modrega tona.

Med slabosti polarizatorjev lahko damo tudi relativno visoko ceno in debelino. Zaradi vrtečega elementa so polarizatorji nujno debelejši od enakovrednih običajnih filtrov, tako da lahko pride do vinjetiranja.

Našel sem zelo zanimivo stran http://www.colorado.edu/physics/2000/polarization/polarizationI.html kjer se lahko z java appleti igrate s polarizacijo. Od tam sem tudi vzel slike za ta članek.

Članki o filtrih na e-Fotografija... VSTOPI

Jernej Filipčič

 

 
  • Deli z drugimi:
  • www.facebook.com