Wat is polarisatie?


Fotografie » TechTalk » Fysica » Polarisatie

Lichtstralen planten zich voort als een trilling (lichtstralen zijn terzelfdertijd ook deeltjes, maar dit zou ons te ver leiden). Een trilling heeft

Dat licht gepolariseerd is kan je normaal niet zien, maar insekten zijn daar wel gevoelig voor. Om het effekt van polarisatie waar te nemen kan je een polaroid-bril kopen (die waren echt in trek in de 70ger jaren!) of met een polarisatiefilter werken.

polarisatie van licht

Hierboven heb je een schematische voorstelling van drie lichtstralen. De blauwe straal is verticaal gepolariseerd, de rode horizontaal en de groene is schuin gepolariseerd. Normaal komen alle vormen van polarisatie voor, het licht dat we zien is dus een mengelmoes van polarisaties.

Licht dat weerkaatst wordt heeft vaak een vaste polarisatie, het is alsof alle "blauwe" en "rode" stralen in het vlak van de groene stralen lopen. Een blauwe hemel is gepolariseerd, zoals nevel dat ook is van zodra er zon schijnt (weerkaatsing door de microscopisch kleine waterdruppels). Dit is lineaire polarisatie.

Lineaire en circulaire polarisatie

Lineaire polarisatie (LP)

Tot nu toe hebben we het enkel gehad over lineaire polarisatie: dit is wat je bekomt met een gewone polarisatiefilter. Bepaalde fototoestellen, en met name reflextoestellen zijn uitgerust met spiegels. Spiegels kaatsen echter het licht min of meer terug naargelang de polarisatie van het licht. Het gevolg is dat je foto overbelicht zal zijn: de belichtingsmeter ontvangt minder licht dan de fotografische sensor omdat het licht dat naar de meter gaat door een aantal spiegels moet. Ook werkt de autofocus minder goed, omdat die minder licht tot zijn beschikking heeft.

Rechts heb je een lineair gepolariseerde lichtstraal (blauw): die heeft één enkele trillingsrichting. De "kam" waardoor de lichtstraal is geweest is de paarse spleet. Iedere lichtstraal kan ontbonden worden in een X- en Y-component. Dit veranderd niets aan de lichtstraal zelf, maar het is wel nuttig voor de uitleg dat komen moet. De blauwe lichtstraal heeft dus een groene en rode component.

Birefringence of dubbelbreking

Bepaalde kristallen verschuiven één van de componenten van de lichtstraal. Hoe dit gebeurt zou ons te ver leiden, zoek het maar op het internet: birefringence. Deze kristallen hebben ook een dubbele breking (refringence=breking). Op gewoon licht heeft birefringence in ons voorbeeld geen effekt: niet-gepolariseerd licht is een wirwar van polarisaties. Maar als je gepolariseerd licht door een dergelijke filter stuurt, dan bekom je circulair gepolariseerd licht. Het rode component is 90 graden verschoven, en in plaats van een lineaire polarisatie bekom je circulaire polarisatie.

De folie rechts wordt gebruikt in LCD panelen om de polarisatie ongedaan te maken (je kan die gemakkelijk recupereren uit een defekte LCD televisie, monitor of display). De lichtstalen worden min of meer vertraagd naargelang de polarisatie.

Eén van de polarisaties wordt een kwartgolf vertraagd, het komt dus overeen op een vertraging van 90, waardoor de lineaire polarisatie omgezet wordt in circulaire polarisatie.

Een bijkomend effekt van deze folie is het dubbelbeeld dat geproduceerd wordt: naast de verschillende vertraging wordt het licht anders afgebroken naargelang de polarisatie (van dit effekt wordt hier geen gebruik gemaakt).

Circulaire polarisatie (CP)

Bij circulaire polarisatie heb je het polarisatievlak van het licht dat voortdurend verandert. De belichtingsmeter van je reflextoestel is opnieuw gelukkig omdat het omgepolariseerd licht ontvangt (al die verschillende polarisaties werken elkaar tegen). Circulair gepolariseerd licht is dus een mooi woord om te zeggen dat het licht niet meer gepolariseerd is. Enkel met coherent licht (licht uit een laser) blijft de polarisatie bestaan.

In de praktijk bestaat een CP-filter uit:

Dergelijke polarisatiefilters hebben dus een "voor-" en een "achterkant". De eerste filter (voorkant) is de polarisatiefilter. Omgekeerd gebruikt werkt de filter als een zuivere ND-filter, maar omdat het licht nu wèl gepolariseerd is stuurt het spiegelreflexcamera's in de war.

Voor- en nadelen van polarisatiefilters

Voordelen

Met een polarisatiefilter kan je storende elementen uit foto's verminderen (weerkaatsingen in ruiten, in het water, enz.). Je kan opnieuw door het water zien. Nevel is minder zichtbaar en je foto's hebben meer kleur zonder dat je de magische fotoshop-formule [SHIFT]-[CONTROL]-[L] moet gebruiken. Alles ziet er meer levendig uit. De belgisch-blauwe hemel is opnieuw azurblauw geworden. Van je daguistap in Blankenberge maak je een luxeverblijf aan de Côte d'Azur. Je lens wordt ook beschermd.

Nadelen

Bij betrokken hemel werkt een polarisatiefilter niet. Bij binnenfotografie is het ook onbruikbaar (behalve om reflekties op glazen kasten te vermijden). De filter houdt meer dan 50% van het licht tegen, en je zal dus een dubbel zo lange sluitertijd moeten gebruiken. Als je een kitlens gebruikt zit je algauw te fotograferen met sluitertijden die veel te lang zijn om bewegingsonscherpte te vermijden. Het beeld in de zoeker van het reflextoestel is ook veel donkerder dan gewoon.

Fotografen willen zo perfekt mogelijke foto's, kopen dure lenzen die perfekt kleurzuiver zijn, en dan gebruiken ze een polarisatiefilter die kleurfouten kan teweeg brengen. Voor perfekt natuurgetrouwe foto's is een polarisatiefilter waardeloze troep, maar wie wilt er nu grauwe foto's?

Polarisatiefilters in de praktijk

Als je een reflextoestel hebt ben je aangewezen op een CP-filter die de belichtingsmeter niet in de war stuurt. Bij een compact-toestel gebruik je best een LP-filter, die is goedkoper en laat wat meer licht door. Laat je niet ompraten door de verkoper: een duurdere CP-filter is heus niet nodig op je compact fototoestel, en de beeldkwaliteit is zelfs marginaal minder!

Opgelet: superplatte point-and-shoot camera's zijn uitgerust met een spiegel zodat de optiek een plaats kan vinden in de smalle body. In dit geval is een CP-filter nodig (in plaats van een LP-filter). Voor zovel je een filter kan bevestigen, natuurlijk.

Als je meer dan één lens hebt (en ze hebben allemaal verschillende diameters), kies als eerste een lens met een breedhoek tot normaal bereik. Deze lenzen die voor landschapsfotografie gebruikt worden hebben het meeste baat met een dergelijke filter.

Op lenzen waarvan de objectieflens draait bij het bijregelen van de focus kan je geen polarisatielens monteren (dit zijn meestal de goedkope kitlenzen). De instelling van de filter verandert namelijk bij het veranderen van de focus. Enkel lenzen met inner of rear focussing zijn bruikbaar.

Heb je nog een polarisatiefilter uit je film-reflex tijdperk, dan kan je die blijven gebruiken. Voor een reflex heb je altijd een circulaire polarisatiefilter nodig vanwege de spiegels.

Om te controleren of je polarisatiefilter een gewone lineaire polarisatiefilter is of een CP-filter is heb je een tweede polarisatiefilter nodig (LP of CP speelt geen rol). Gewoon erdoor kijken is voldoende. De te testen filter plaats je als eerste (lichtkant), gevolgd door een tweede filter (oogkant). Door beide filters ten opzichte van elkaar te verdraaien heb je een verduistering en verheldering als de eerste filter een LP filter is, een lichte constante verduistering als de eerste filter een CP filter is. Natuurlijk kan de filter ook een gewoon stukje getint glas zijn. Van zodra er zon is is het polarisatieeffekt echter duidelijk zichtbaar (je kan de filter gewoon voor je ogen houden en die verdraaien, een fototoestel is daarvoor niet nodig): Voorbeelden van foto's met polarisatiefilter zie je hier.

Nut van polarisatiefilters

Door het licht door een polarisatiefilter te laten gaan beperk je de inkomende lichtstralen tot één enkele polarisatievlak. Het is alsof je de lichtstralen door een microscopisch kleine kam hebt gestuurd, zodat enkel een bepaalde polarisatie overblijft. Het effekt is vloeiend: hoe meer de lichtstralen zich voortplanten volgens de voorkeurrichting, hoe meer ze doorgelaten worden.

Als je een polarisatiefilter voor de lens van je fototoestel plaatst, dan geef je de voorkeur aan lichtstralen met een bepalde polarisatie. De polarisatiefilter is draaibaar, zodat je het effekt kan veranderen door de filter te verdraaien.

Goed gebruikt is een filter in staat de hemel meer blauw te maken, reflekties op spiegelende onderwerpen te onderdrukken of juist te accentueren (behalve van metaal: licht dat door metaal weerkaatst wordt is niet gepolariseerd) en nevel te verminderen.

Atmosferische effekten zijn enkel waarneembaar als er zon is en als je loodrecht op de zon staat. Als de zon in het zuiden zit, dan is het effekt het meest zichtbaar als je je camera naar het oosten of het westen richt.

lineaire polarisatie
Lineaire polarisatie
circulaire polarisatie
Circulaire polarisatie


Folie van een klein LCD scherm


Voorstelling van circulaire polarisatie


Radiogolven van satellieten kunnen ook circulair gepolariseerd zijn
(MIRA volkssterrenwacht)

Andere filters (ND-filter, skylight- en kleurfilters en UV-filters) worden hier besproken.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren