Поляризатор

Для большинства практических применений поляризационный фильтр изготавливают в виде двух стеклянных пластинок с находящейся между ними поляроидной плёнкой, обладающей линейным дихроизмом. Поляроидная плёнка представляет собой слой ацетилцеллюлозы, содержащий большое количество мелких кристаллов герапатита (иодистое соединение сернокислого хинина). Применяются также иодно-поливиниловые плёнки с одинаково ориентированными полимерными цепями. Идентичность ориентации кристаллов достигается с помощью электрического поля, а полимерные цепи ориентируют механическим растяжением.[4]

Устройство фильтра с круговой поляризацией

Различие волн с круговой и плоской поляризацией

Фильтр с круговой поляризацией дополнительно имеет еще и оптический компенсатор — четвертьволновая фазовая пластинка (так же применяется в интерферометрах, дает возможность определить разность хода двух пучков лучей). В ней используется явление двойного лучепреломления в кристаллах. Скорости «обыкновенного» и «необыкновенного» лучей в кристалле (а следовательно, и оптические длины их путей) различны, поэтому при прохождении через кристалл они приобретают разность хода, определяемую его толщиной. Пластинка ставится по пути следуемого луча, за поляризатором, и при сборке поворачивается так, чтобы её оптические оси совпали с осями поляризации. В этом положении четвертьволновая пластинка превращает линейно поляризованный свет в свет с круговой поляризацией (или наоборот), сдвигая разность фаз на 90 градусов.

Так устроены поляризаторы всех производителей, разница как в качестве, так и в цене происходит из-за дополнительных слоёв: просветляющих, защитных, водоотталкивающих.

Пример использования поляризационного фильтра в фотографии (в качестве эффективного сокращения яркостного диапазона, усиления контраста на небосводе и небольшого побочного влияния на цветность). Максимальный эффект достигается при съёмке в направлении, перпендикулярном направлению на Солнце

• Поляризационный фильтр линейной поляризации или линейный поляризатор[2] (англ. Linear Polarizer, LP). Содержит один поляризатор, поворачивающийся в оправе. Направление пропускания линейной поляризации отмечено точками или рисками с диаметрально противоположных сторон вращающейся части оправы. Его применение основывается на том, что часть света в окружающем нас мире поляризована линейным (и близким к линейному эллиптическим) образом. Частично поляризованы все лучи, неотвесно отражённые от диэлектрических поверхностей. Частично поляризован свет, поступающий от неба и облаков. Поэтому, применяя линейный поляризатор при съёмке, фотограф получает дополнительную возможность изменения яркости и контраста различных частей изображения. Например, результатом съёмки пейзажа в солнечный день с применением такого фильтра может получиться тёмное, густо-синее небо. При съёмке находящихся за стеклом объектов поляризатор позволяет избавиться от отражения фотографа в стекле.
• Для съёмки в условиях низкой освещённости выпускаются Low Light Polarizer, частично поляризующие свет и потому имеющие низкую кратность. При сложении двух таких фильтров перпендикулярно их плоскостями поляризации вместо полного гашения светового потока получается 2/3 величины потока.
• Фильтр с круговой поляризацией или круговой поляризатор (англ. Circumpolar, Circular polarizer, CP, CPL). Помимо поляризатора, содержит четвертьволновую фазовую пластинку, на выходе которой линейно поляризованный свет приобретает круговую поляризацию. С точки зрения получаемого на снимке эффекта, круговой поляризатор ничем от линейного не отличается. Появление таких фильтров было вызвано применением в фотоаппаратах фотоэлементов TTL автоматики, которые, в отличие от фотоматериала, оказались зависимы от вращения угла плоскости линейно поляризованного света, попадающего на них через объектив. В частности, линейно поляризованный свет частично нарушает работу автоматики фазовой фокусировки в зеркальных фотоаппаратах и затрудняет замер экспозиции.
• Составные нейтральные фильтры. Если сложить вместе два поляризатора, то при совпадающих плоскостях поляризации такой фильтр имеет максимальное светопропускание (и эквивалентен нейтрально-серому фильтру 2x). При перпендикулярных же направлениях поляризации при идеальных поляризаторах фильтр полностью поглощает падающий на него свет. Выбирая угол поворота, можно в очень широких пределах менять светопропускание такого фильтра.
• Составные цветные поляризационные фильтры. Они состоят из двух поляризующих фильтров, которые можно вращать, и между ними находится пластинка, поворачивающая плоскость поляризации света. Из-за того, что угол поворота зависит от длины волны, при каждом положении поляризаторов часть спектра проходит сквозь такую систему, а часть задерживается. Поворот же поляризаторов друг относительно друга приводит к изменению спектральной характеристики фильтра. Выпускаются, например, красно-зелёные фильтры Cokin Р170 Varicolor Red/Green и оранжево-голубой Cokin Р171 Varicolor Red/Blue.
• Электронно управляемые фильтры. Когда наряду с поляризатором в качестве модулятора поляризованного излучения в конструкции составных фильтров используется жидкокристаллический элемент, это позволяет управлять свойствами фильтра непосредственно в процессе съёмки.
• В астрономии поляризационные фильтры входят в состав инструментов, предназначенных для изучения степени линейной и круговой поляризации света космических объектов. Поляризационные наблюдения являются основным способом получения информации о силе магнитного поля в областях генерации излучения, например, на белых карликах.
• В микроскопах с помощью таких фильтров поляризованное излучение позволяет подчеркнуть элементы наблюдаемой структуры или также, как и в астрономии, определить различные параметры поляризации, что даёт возможность определить и другие параметры формы, плотность, распределение напряжений, взаимодействия сред и др.