Заметка о циркулярном поляризационном фильтре Pixco и поляризации вообще (ч. 1)
реклама
Всем привет!
Прошу прощения за не очень оверклокерскую заметку, но все же рискну..
Итак, решил я проверить что же такое поляризация электро-магнитного излучения на опыте, т.к. объяснения физиков были очень расплывчаты и туманны, пришлось обратиться к книгам. Вот что удалось найти интересного, и довольно (на мой взгляд) необычного, по крайней мере, я этого после общего курса физики был удивлен:
Если кристаллическая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси, преобразует циркулярно поляризованный свет в линейно поляризованный, то она получает механический вращающий момент, направленный в сторону вращения электрического вектора световой волны. Если же пластинка преобразует линейно поляризованный свет в свет круговой поляризации, то она испытывает вращающий момент в противоположном направлении©Саржевский Л.М. «Оптика. Т.2»
В классической теории, с которой мы имели дело в этом примере, можно было считать, что циркулярно поляризованный свет частично проходит через плоский анализатор, а плоско поляризованный - частично проходит сквозь циркулярный анализатор. В квантовой теории имеется очень существенное отличие©Медведев Б.В. «Начала теоретической физики»
В квантовой электродинамике поляризацию света связывают со спиновым остоянием фотонов, образующих световой пучок. Так, право- или лево- циркулярно поляризованный свет соответствует потоку фотонов с проекцией спина на ваправление распространения (спиральностью) +1 или -1 [соответственно]. Эллиптически поляризованному свету соответствует суперпозиция спиновых состояний...©Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Для того чтоб в этом всем можно было разобраться на наглядном примере, заказал вот такой очень недорогой фильтр с циркулярной поляризацией: Pixco 74mm Circular Polarizer Lens (CPL) Для сравнения одолжил вот такой фильтр HOYA HRT CIR-PL UV
На сегодняшний день существуют, как я понял, как минимум три типа такого рода фильтров: на основе комплекса поливинилового спирта с йодом, на основе герапатита ► и для очень продвинутых фильтров - на основе микронитей серебра или других металлов.
С этого я чуть позже сниму спектр, а пока более точно про его химический состав сказать ничего не могу.
Выглядит он примерно как на рисунке, к сожалению, нет никакой отметины, которая бы показывала направление оптической оси (в отличие от приличных фильтров, типа Hoya). Фильтр с обоих сторон стеклянный. Вращается довольно гладко и плавно, свет монитора затемняет практически полностью, т.е. линейный поляризатор в нем довольно качественный.
Ну, и теперь самое интересное, собственно про поляризацию. Этот фильтр представляет из себя классический вариант CPL-светофильтра: сначала линейный поляризатор, потом фазовая λ/4 пластинка.
Обычно никто не заморачивается - купил CPL-фильтр и все, на выходе apriori имеем циркулярную (круговую) поляризацию. Но на самом деле не все так просто.. Линейный поляризатор весь видимый свет делает линейно поляризованным, вне зависимости от длины волны (этой самой λ), а вот λ/4-пластинка как раз очень сильно зависит от длины волны, т.к. она работает по принципу разности хода обычного и необычного лучей, и разность эта должна быть именно λ/4 - ни больше ни меньше, иначе мы получим эллиптическую поляризацию, а не круговую.
Это стало понятно потом, а как только фильтр приехал, я с удивлением наблюдал разноцветный круговорот когда смотрел на "циркулярный свет" через второй (линейный) поляризатор, вместо простого уменьшения интенсивности света в два раза. Мда, не все так просто, как оказалось.. Давайте разберемся, что же нам продали под видом CPL-фильтра?
Для этого понадобился обычный тестер, фоторезистор типа СФ2-8 на основе селенида кадмия, ну, и, конечно, источник более-менее монохроматического света, для которого можно использовать, например SAMOLED-дисплей, скажем, Galaxy S. Вот его спектр:
Заставив программой для тестирования дисплея светиться только красные, зеленые или синие диоды мы получим практически монохроматический линейно поляризованый равномерный свет с длинами волн 620, 520 и 460 нм, соответственно. Итак, кладем фильтр фазовой пластинкой на дисплей (той стороной, которая накручивается на камеру), сверху прислоняем фоторезистор, подключенный к тестеру и вращая фильтр относительно дисплея находим минимальное сопротивление резистора (максимальный световой поток) и максимальное для всех трех цветов дисплея. Потом убираем фильтр, и меряем начальный световой поток. Вот что получилось (примитивность и путанность расчетов оправдаем точностью эксперимента :)
R, kOhm при 620, 520 и 460 нм |
световой поток, у.е. 1000/R |
% от начального потока |
эллиптичность |
красный мин. 72,9 |
13,72 |
76,0 |
0,397 |
красный макс. 183,3 |
5,46 |
30,2 |
|
красный нач. 55,4 |
18,05 |
100 |
|
зеленый мин. 59,7 |
16,75 |
81,2 |
0,284 |
зеленый макс. 210 |
4,76 |
23,1 |
|
зеленый нач. 48,5 |
20,62 |
100 |
|
синий мин. 400 |
2,50 |
48,7 |
0,971 |
синий макс. 412 |
2,43 |
47,36 |
|
синий нач. 195 |
5,13 |
100 |
|
Итак, что мы видим: при пропускании красного цвета через фильтр Pixco мы получаем сильно сжатый эллипс, зеленый свет - еще более сжатый, и только синий, с длиной волны 460 нм дает нам очень близкую к круговой поляризацю.
Для сравнения проделаем тоже самое с фильтром Hoya HRT CIR-PL UV. Не буду утомлять числами, сразу приведу эллиптичность при соответствующих длинах волн: 0,669; 0,966; 0,752.
Для наглядности вот поляризационные эллипсы с соблюдением пропорций:
В принципе, в целом, это все можно увидеть глазами в темноте даже без приборов. Удивительно, что глаз довольно сильно ощущает разницу в 3% освещенности.
Вывод можно сделать очень простой: "CPL"-фильтр Pixco на самом деле дает эллиптическую поляризацию, и только для некоторых длин волн можно говорить о круговой поляризации. Скорее всего, идеальный круг этот фильтр дает при длине волны около 450 нм, а Hoya где-то близко к зеленому.
Стоит ли говорить, что будь я фотографом, то уже не задумываясь выбрал бы фильтр HOYA ))
О спектрах этих фильтров во Второй части.
реклама
Лента материалов
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Сейчас обсуждают