Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина Форум
Поиск:  
PhotoWeb.ru ТЦ "Новый Колизей": 288-45-17
ТД "Джет": 243-21-33
      
  Что новенького?
  Новый релиз: Цифровая фотокамера с широким кругозором PENTAX Optio33LF  
подробнее...  
  Новый релиз: Цифровая фотокамера Nikon COOLPIX 5400  
подробнее...  
  "Цифровую революцию" в фотографии уже можно считать делом совершившимся. Цифровые методы фотографии, не использующие для получения изображения фотоплёнку, сегодня уже прочно заняли своё место в фотопроцессе очередная статья Сергей Дубильера.  
подробнее...  
  Тема покупки Б/У фототехники как в комиссионных магазинах, так и другими путями, будоражит умы многих. О плюсах и минусах подобных покупок расскажет Сергей Дубильер в своей новой статье.  
подробнее...  
все новости >>
  Что купить?
Canon
 
Minolta
 
Nikon
 
Olympus
 
Pentax
 
Цифровая фототехника
 
все товары >>
  Пообщаемся?
Форум PhotoWeb.Ru подробнее...
 


Места Силы Алтая скачать источник.
женское белье украина тут
eclipse-lingerie.com.ua
Элит. Мебель для ванной Verona santehnika-all.ru/mebel-dlya-vannoy/verona/ .
santehnika-all.ru
kazan.zdravcity.ru

  подробнее...
 
Письмо на PhotoWeb.Ru подробнее...
 
Главная страница / Статьи / Фото-школа / Словари терминов, справочные материалы / Поляризатор для фотографии Версия для печати
 

Поляризатор для фотографии

Волновая природа света

             Видимый свет, благодаря которому мы получаем информацию об окружающем нас мире, это узкий диапазон электромагнитного излучения с длинами волн от 400 нм до 750 нм.

Рис. 1. Шкала электромагнитных волн

             Еще в середине XVII века при наблюдении дифракционных явлений было высказано предположение о волновой природе света. В 70-х годах XVII века великим голландским ученым Гюйгенсом была создана волновая теория света, которая получила признание лишь более ста лет спустя. До этого времени царила корпускулярная теория света, созданная Ньютоном, который рассматривал свет как поток частиц-корпускул. В конце концов физики сошлись на том, что свет можно рассматривать и как волну, и как поток частиц - фотонов.
             В конце XIX века Максвеллом было высказано предположение о том, что световые волны имеют электромагнитную природу, что получило подтверждение в опытах Герца. При изучении поляризационных явлений была доказана поперечность электромагнитных волн. Современные знания о волновой природе света кратко выражаются таким рисунком:

Рис. 2. Электромагнитная волна: E - вектор напряженности электрического поля, H - вектор напряженности магнитного поля, k - вектор направления волны, ω - частота колебаний.

             Но мало кому известно, что за этим простым рисунком скрываются сотни лет открытий, заблуждений, споров и трудов великих ученых.

Поляризация. Степень поляризации

             Определим понятия естественно, частично и линейно поляризованного света.

             Естественно поляризованный свет состоит из множества волн, колеблющихся с различной частотой, с различной амплитудой и поляризованных относительно друг друга в различных направлениях. Распределение вектора E по углам симметрично относительно напрвления распространения волны. Схематично естественный свет можно представить таким образом:

Рис. 3. Естественно поляризованный свет

             Вектора E и H перпендикулярны друг другу, поэтому часто в поясняющих рисунках оставляют только вектор E, перпендикулярный вектор H подразумевается.

             Частично поляризованный свет - то же, что и естественный, но распределение вектора E по углам несимметрично.

Рис. 4. Частично поляризованный свет

             Частично поляризованный свет характеризуется такой величиной, как степень поляризации - отношением Emax к Emin. Для естественно поляризованного света степень поляризации равна единице.

             Под линейно поляризованным светом понимают свет, у которого все волны имеют строго определенную ориентацию вектора E.

Рис. 5. Линейно поляризованный свет

             Линейно поляризованного света в природе не существует. Это - математическая абстракция. Говоря о линейно поляризованном свете, в действительности имеют в виду частично поляризованный свет с высокой степенью поляризации. В некоторых случаях, говоря о линейной поляризованном свете, подразумевают частично поляризованный свет со степенью поляризации 10. В других случаях свет со степенью поляризации 103 рассматривается как частично поляризованный. Все зависит от конкретной задачи.

             Используя понятие степени поляризации, можно определить следующие явления: поляризация света - взаимодействие света с веществом, при котором степень поляризации увеличивается; деполяризация света - взаимодействие света с веществом, при котором степень поляризации уменьшается. При взаимодействии с веществом - прохождении, отражении, преломлении, поглощении - свет может поляризоваться, деполяризоваться и не менять степени поляризации.
             Здесь нужно заметить, что существует понятие поляризации как явления, при котором нарушается симметрия в распределении ориентации векторов E и H относительно направления распространения волны, и поляризации как свойства световой волны.

             Теперь определим, что такое поляризатор: это приспособление, увеличивающее степень поляризации.

Анизотропные среды: двулучепреломление и плеохроизм (дихроизм)

             Анизотропия (от греч. anisos - неравный и tropos - свойство) - различие в зависимости от направления. Структура вещества может быть анизотропной и это приводит к тому, что и свойства материи становятся анизотропными.

             В 1669 году датский физик и математик Эразм Бартолин открыл явление двулучепреломления в кристаллах исландского шпата. В то время законы преломления и отражения света были хорошо известны, но поведение второго луча было необычным (он до сих пор назывется необыкновенным). Этот необычный луч исчезает при определенной ориентации кристалла, преломляется таким образом, будто показатель преломления материала постоянно меняется.
             Открытие двулучепреломление положило начало развитию оптики кристаллов - материалов, имеющих анизотропную структуру и анизотропию показателя преломления.

             После того, как стало известно, что обыкновенный и необыкновенный лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, стали создавать поляризационные призмы. В призменных конструкциях необыкновенный луч отводится в сторону за счет явления полного внутреннего отражения, проходит только обыкновенная линейно-поляризованная волна (степень поляризации 103-104). Наибольшее распространение получили призмы Глана и Николя.
             Но поляризационные призмы слишком громоздки и дороги для фотографов. В фотографии используются более дешевые и удобные поляроидные пленки. Их изготовление стало возможным с открытием явления плеохроизма (дихроизма).

             Плеохроизм - анизотропия поглощения света. Если анизотропия поглощения наблюдается только в двух направлениях, то говорят о дихроизме. Явление дихроизма было обнаружено в кристаллах турмалина, в котором обыкновенная волна поглощается значительно сильнее, чем необыкновенная (заметим, что в исландском шпате ни та, ни другая волна не испытывают поглощения). При толщине в 1 мм турмалин практически полностью поглощает обыкновенную волну и лишь частично необыкновенную. В итоге выходящий свет становится поляризованным. Это дало возможность изготавливать поляризаторы из пластинок турмалина.

             Позже стали изготавливать поляроидные пленки - поляроиды, представляющие собой полимерную основу со множество мелких, ориентированных одинаковым образом кристалликов герапатита (полийодит сульфата хинина, назван в честь ученого-химика Герапата). Герапатит, как и турмалин, обладает дихроизмом, но в значительно большей степени поглощает обыкновенную волну, уже при толщине в 0.1 мм обыкновенная волна не проходит сквозь кристалл.

Изменение поляризации света при отражении от поверхностей прозрачных сред

             Среды, не поглощающие волны видимого диапазона, мы воспринимаем как прозрачные - это стекла, вода, воздух, хрусталь, бриллианты и много других бесцветных кристаллов. Для гладких поверхностей (неровности много меньше длины волны) законы отражения и преломления хорошо изучены и описаны формулами Френеля.
             Воспользуемся этими формулами, чтобы построить кривые отражения света от обычного оконного стекла (показатель преломления 1,52).

Рис. 6. Коэффициент отражения стекла в зависимости от угла падения.

             При отражении света различают две поляризации: S-поляризация, при которой вектор E перпендикулярен плоскости падения, P-поляризация, при которой вектор H перпендикулярен плоскости падения. Угол падения отсчитывается от нормали к поверхности.

Рис. 7. θ - угол падения света.

             Когда угол θ равен нулю, говорят о нормальном падении, когда угол θ близок к 90 градусам, говорят о скользящем падении.
             Из графика видно, что при нормальном падении света коэффициенты отражения и S- и P-поляризации равны, это значит, что степень поляризации волны не меняется. При угле 57 градусов коэффициент отражения для P-поляризации равен нулю, отражается только S-поляризация и свет полностью поляризован (степень поляризации 103-104). Это и есть угол Брюстера, для стекла он равен 57 градусам. Если вы встанете под углом Брюстера к стеклу, то поворотом поляризатора можно полностью убрать блики.


без поляризатора

с поляризатором
Рис. 8. Встав под углом Брюстера к оконному стеклу, вы можете с помощью поляризатора убрать отражения

             При углах падения света, отличных от угла Брюстера, свет поляризуется лишь частично, и вы не сможете убрать блики полностью.

             Давайте построим те же кривые для воды (показатель преломления 1,33).

Рис. 9. Коэффициент отражения воды в зависимости от угла падения.

             Кривые похожи по форме на кривые отражения для стекла (так же они выглядят и для других непоглощающих сред). Угол Брюстера для воды равен 53 градусам. Если вы будете смотреть на воду под углом, близким к углу Брюстера, вы увидите блики, отраженные водой, но с помощью поляризатора вы можете убрать их и увидеть то, что находится под водной поверхностью, и сфотографировать жизнь подводного мира.

             Если уж речь зашла об отражении под различными углами, нельзя обойти и скользящее падение света. При скользящем падении коэффициент отражения стремится к 100%. Прозрачные среды при скользящем падении имеют высокое отражение.



Всего страниц: 2  1  2 


 
Rambler's Top100
 @Mail.ru
Администрирование: webmasterphotoweb.ru
Все материалы: © 1995-2003 PhotoWeb.ru
Разработка: ©2002-2003 Илья Елисеев/Вадим Супрун
Сайт живет и работает под управлением СУС версии 1.1.1
Вернуться наверх
Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина
Поиск:  


Места Силы Алтая скачать источник.
женское белье украина тут
eclipse-lingerie.com.ua
Элит. Мебель для ванной Verona santehnika-all.ru/mebel-dlya-vannoy/verona/ .
santehnika-all.ru
kazan.zdravcity.ru