Warum funktionieren Polarisationsfilter nur in eine Richtung?

Also habe ich gestern einen Polarisationsfilter gekauft, der ein Einstellrad hat, mit dem Sie den Polarisationseffekt erhöhen / verringern und direkt auf das Objektiv montieren können. Ich habe auch einen alten Polarisationsfilter, den Sie in einen rechteckigen Filterhalter eingebaut haben. Zufälligerweise mache ich gerade Polarisation in der Physik in der Schule, also verstehe die Konzepte.

Wenn Sie verstehen, dass mein Telefonbildschirm polarisiertes Licht ausgibt, können Sie meinen alten Filter vor dem Bildschirm herumdrehen und beobachten, wie er von hell nach dunkel, dann von hell nach dunkel usw. wechselt Filter um, wäre der Effekt der gleiche. Also probiere ich es mit meinem neuen Filter aus und beginne es zu drehen - der Effekt ist der gleiche wie der alte, wie erwartet. Wenn ich es jedoch umdrehte, war der Effekt nicht eine Erhöhung / Verringerung der Helligkeit, sondern führte dazu, dass der Bildschirm beim Drehen von warm auf kalt und dann wieder auf warm und dann auf kalt umgeschaltet wurde (dh orange auf blau).

Ich verstehe nicht, warum das passiert - sollte es doch in beide Richtungen funktionieren wie mein älterer Filter?

Mein Handy ist ein Samsung Galaxy S8, es hat also ein Super AMOLED-Display.

Sie vergleichen wahrscheinlich einen Linearpolarisator mit einem Zirkularpolarisator. Der Linearpolarisator ist ein Basisfilter, der nur Lichtwellen durchlässt, die in eine bestimmte Richtung polarisiert sind. Das funktioniert in beide Richtungen, und Sie können zwei davon kombinieren, um einen Filter mit variabler Dichte zu erhalten. Durch Drehen des zweiten Polarisators wird der größte Teil des Lichts durchgelassen, wenn die Polarisationsrichtungen gleich sind, und ein Minimum, wenn die Polarisationsrichtungen gleich sind 90 Grad zueinander.

Viele ältere Polarisationsfilter waren lineare - und das klingt nach Ihrem Rechteckfilter.

Es gibt aber auch einen Polarisationseffekt, wenn Licht von Glas oder Wasser in einem Winkel reflektiert wird (wie stark sich der Winkel ändert). - Aus diesem Grund kann das Drehen eines Polarisators häufig Reflexionen von Wasser oder Glas reduzieren.

Leider kann dies Probleme verursachen, wenn es in den Mess- / AF-Systemen einer Kamera vorkommt. Die Hersteller hatten daher die Idee von Zirkularpolarisatoren - diese sind teurer als einfache Linearpolarisatoren - und kombinieren einen Linearpolarisator (an der Vorderseite) mit einer zweiten Schicht, die das linear polarisierte Licht in zirkular polarisiertes Licht umwandelt - was nicht der Fall ist leiden unter dem Reflektionseffekt. Das bedeutet aber, dass sie nur in eine Richtung wie lineare Polarisatoren funktionieren. (Einzelheiten zur Funktionsweise der zweiten Schicht - einer Viertelwellenplatte - finden Sie unter https://en.wikipedia.org/wiki/Waveplate ).

Der Farbverschiebungseffekt ähnelt wahrscheinlich dem in geologischen Mikroskopen, wo er zur Identifizierung von Materialien in dünn geschnittenen Gesteinsproben verwendet werden kann.

Die digitale Sportautomatik passt Belichtung und Fokus an. Diese Mechanismen hängen wahrscheinlich von halbversilberten Spiegeln ab. Diese wirken wie verspiegelte Sonnenbrillen; Sie lassen etwas Licht durch und reflektieren den Rest. Wenn Sie einen Polarisationsfilter anbringen, kann dies zu einer Beeinträchtigung der Wirksamkeit dieser wunderbaren Automatisierung führen. Da die Montage eines Polarisationsfilters oft wünschenswert ist, benötigen wir einen, der keine Probleme verursacht.

Das Polarisationsfilter, das wir verwenden, besteht eigentlich aus zwei Filtern, die zusammengeschoben sind. Das nach vorne gerichtete Filter ist ein gewöhnlicher linearer Polarisationsschirm. Dieser macht den Job. Es mildert Reflexionen, verringert die Trübung und erhöht die Sättigung. Weil es den blauen Himmel verdunkelt, werden weiße Wolken hervorgehoben. Es ist also der Upfront-Filter, der die Tat vollbringt.

Hinter dem Polarisationsschirm ist ein zweiter Filter angebracht, der als Retarder bezeichnet wird. Dieser Filter entpolarisiert das Licht effektiv. Dieser Sandwichfilter wird nun als Zirkularpolarisator bezeichnet. Das ist in Ordnung, da die Funktionen des Polarisationsbildschirms im Voraus nicht beeinträchtigt werden und auch die Automatisierung der Kamera nicht beeinträchtigt wird. Wenn Sie diesen „zirkularen“ Polarisator umdrehen, verringern Sie effektiv seine Fähigkeit, Licht zu polarisieren.

Übrigens haben frühe Wissenschaftler, die mit Materialien arbeiten, die Licht polarisieren, fälschlicherweise angenommen, dass Licht eine + und - Komponente hat, so etwas wie ein Magnet einen Nord- und Südpol. Sie nahmen an, dass der Filter das Licht irgendwie in positive und negative (polarisierte) Lichtstrahlen aufteilte. Dies wurde als falsch erwiesen, aber die Namenspolarisation blieb erhalten.

Die meisten würden zustimmen, der Polarisationsfilter ist ein Muss-Filter.

Polarisatoren machen Spaß und zeigen quantenmechanische Effekte, die Menschen verwirren können. Licht und alle elektromagnetischen Wellen können als zwei Teile betrachtet werden, wobei einer eine Viertelwelle hinter dem anderen ist. Wenn die elektrischen Felder der beiden Teile ausgerichtet sind, haben wir eine lineare Polarisation (und es gibt viele Ausrichtungsrichtungen). Wenn sich der zweite Teil zur Seite gedreht hat, dreht sich der gesamte Welleneffekt in einer Helix (Spirale). Der alte Filter wählt nur die ausgerichteten Wellen aus, während der neue Filter die als Helix angeordneten (mit einer bestimmten Drehrichtung) auswählt.

Viele Leute denken, dass der linear ausgerichtete Zustand ein "Quantenzustand" (dh zählbar) ist, während in der (Quanten-) Realität nur die beiden Spiralzustände der linken und rechten zirkularen Polarisation unterschiedliche zählbare Zustände sind.

Nehmen Sie für einen Spaßtest drei Linearpolarisatoren (z. B. polarisierte Sonnenbrillen in einem Geschäft). Die erste Einstellung erfolgt in normaler Aufwärtsrichtung, die zweite rechtwinklig (quer), und es fällt kein Licht durch. Fügen Sie jetzt den dritten bei 45 ° hinten hinzu - immer noch nichts, aber stellen Sie jetzt den dritten Polarisator in die Mitte - Beobachten Sie, was passiert, und fragen Sie sich, warum! (Lineare Polarisation ist kein Quantenzustand.) In diesem Video zu MinutePhysics finden Sie eine Demonstration .

Die Verwendung von linearen Polarisatoren in der Quantenkryptographie kann Menschen dazu verleiten, zu glauben, sie hätten die Wahrscheinlichkeitsgesetze gebrochen (siehe Bells Theorem), obwohl die Wahrscheinlichkeitsberechnung nur auf einem Kreis und nicht auf einem Quadrat erfolgt (diese linearen 45 ° -Polarisatoren) sind keine klassische 50:50 Auswahl!)

Es gibt 3 Arten von Polarisationsfiltern:

• 1. Linea (für Filmkameras mit manuellem Fokus).
• 2. Rundschreiben (für Filmkameras mit manuellem Fokus) und
• 3. Rundschreiben (für DSLRs und allgemeine Autofokus-Kameras, die beides enthalten, um die Fokussierungs- und / oder Belichtungskomponenten nicht zu verfälschen).

Leider verstehen einige Hersteller nichts von ihnen, weshalb Ihre Zirkularpolarisation in eine drehbare Lünette eingebaut wurde, wenn es keinen Sinn macht, sie zu drehen.

Wenn Sie eine DSLR- oder Autofokuskamera verwenden, muss der Zirkularpolarisationsfilter eine lineare Komponente enthalten.

Machen Sie also am besten den Trick mit dem Telefonbildschirm, bevor Sie den Filter kaufen. Auf diese Weise können Sie zumindest feststellen, dass es eine lineare Komponente hat, obwohl auf der Seite CPL steht.