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标题: 偏振镜（PL） [打印本页]

作者: 虚度 时间: 2012-3-13 23:41
标题: 偏振镜（PL）
偏振镜（PL）
很多使用单反照相机的朋友都有过这样的经历，雨后拍摄树木叶子有非常多的反光点。也有过这样的经历，想要拍摄玻璃窗另一面的风景或者人物，由于玻璃的存在没有办法如实拍摄。
偏振镜（PL）就是为了解决这个问题而出现的。
首先，偏振镜是一种特殊滤色片，对彩色摄影的色彩没有影响。其次，偏振镜只对偏振光起作用。
什么是偏振光？偏振光(Polarization)
光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。这种光叫做自然光。光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片P2去检查。旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
一、自然光和偏振光
光波是横波，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，若轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势，这种偏振光就称为部分偏振光。
二、平面偏振光的产生和特性
通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。本实验采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。
什么是偏振镜？
线偏振镑又称普通偏振镜，它的英文标志为L—PL(UnearPolaxizer)或PL——L(PolarizingF、ilter——Linear)、PlLineat、PL、POL。
线偏振镜外观呈灰色，可以让与其偏振方向平行的振动光波通过，同时，还能使其它方向的振动光波受到不同程度的减弱。人造线偏振镜一般用经碘浸染等加工过的聚乙烯醇膜，胶合在二片平板光学玻璃之间制成。它能让与其偏振方向同向的线偏振光通过约80％，而令与其偏振方向垂直振动的线偏振光透过不足1％。为了安装在被摄体前后两侧以拍摄光弹性效应，或安装在照明光源前以消除金属物体表面的反光等，有些滤光镜厂家(如肯柯、B十W)生产有尺寸较大的偏振板。如日本肯柯公司供应30×40cm的偏振板。
为了消除或减弱自被摄景物反射来的偏振光，应适当旋转线偏振镜的调节环，使其偏振方向与偏振光的振动方向彼此互相垂直或斜交。其中二者交角愈趋近零则偏振光减弱程度愈小，而二者交角愈趋近于90度。则偏振光减弱程度愈大。
具体调节方法如下：把偏振镜直接安装在单镜头取景照相机、摄影机的摄影镜头前端，边徐徐旋转偏振镜的调节环，边通过取景调焦屏观察被摄景物中的偏振光源，直至其消失或减弱到预期效果时为止；把偏振镜先放在眼前，边取景边旋转偏振镜调节环，直至偏振光消失或减弱到预期大小，然后在调节环方位保持不变(即令调节环上的标志所指示的方向保持不变)的前提下，将偏振镜平移至套在旁轴取景式照相机的摄影镜头前端。此后照相机不可随意改变拍摄方位，否则需重新调整偏振镜的偏振方向。
有些厂家为了便于调整偏振镜的偏振方向，特意在偏振镜上装有一小手柄，该手柄方向即为此偏振镜的偏振方向，也有的厂家在偏振镜镜圈上刻有刻线，过该刻线的径线即为此偏振镜的偏振方向。
为便于电影摄影者使用灯光B型彩色胶片在室外摄影，有些厂家生产有复合型偏振镜。例如蒂芬85BPOl、85POI‘滤光镜，分别为85B、85暖调调色温滤光镜与偏振镜POL复合而成。又如日本保谷牌暖调偏振镜(85十POL)，日本肯柯牌红偏振镜(PR一60)。德国B十W牌暖调偏振镜(WarmTonePolarizer)。
圆偏振镜的英文标志为CPL(CircularP01arizer)或PL—C。常见圆偏振镜有：东芝牌CPL圆偏振镜，(曝光补偿1十一2级)，高坚牌P01aCir圆偏振镜，肯柯牌CIRCULAR PL圆偏振镜，保谷牌PI‘一Cir圆偏振镜(曝光补偿1专一2级)，玛鲁米牌C—PL圆偏振镜，尼康CIRCULARPOLAR圆偏振镜，哈马牌725、726号圆偏振镜(P01arizingFilter—Circular、后者为多层镀膜镜片)。
圆偏振镜是可产生圆偏振光(正向使用时)，又可检验圆偏振光(反向使用时)的偏振镜。圆偏振镜的外观也呈灰色。圆偏振镜系由一片线偏振镜与一片四分之一波片(为特殊双折射材料)，彼此胶合而成。该四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向之间成45度夹角。光线自线偏振镜一端射入为正向，自四分之一波片一端射入为反向。
正向射向圆偏振镜的自然光，先后通过线偏振镜和四分之一波片后，即成为圆偏振光。根据线偏振镜之偏振方向与四分之一波片光轴成45度。夹角时的相对方位不同，可产生右旋圆偏振光或左旋圆偏振光。
左旋圆偏振光无法反向通过右旋圆偏振镜，反之亦然，且与旋转圆偏振镜位置无关。根据圆偏振镜此特性，可以检验自然光与圆偏振光：若某光线既能反向透过右旋圆偏振镜，又能反向透过左旋圆偏振镜，则其为自然光。若某光线能反向透过右旋(或左旋)圆偏振镜而不能反向透过左旋(或右旋)圆偏振镜，则该光线为右旋(左旋)圆偏振光。
右旋圆偏振光通过半波片后可转换为左旋圆偏振光，反之亦然。圆偏振镜除可产生圆偏振光，且该圆偏振光不受将通过之分光镜的影响外，线偏振镜的上述性能圆偏振镜均具备。
彩色偏振镜是一类独特的复合型偏振镜，它可以连续改变被摄景物之色调，属于特殊效果滤光镜。
偏振镜呈灰色，由镜片主体和一个与其相连并可旋转的后座框两部分组成。偏振镜的镜片主体由极细的水晶玻璃组成光栅。旋转时，偏振镜的光栅将那些不与它平行的偏振光线阻挡住。因此，偏振镜能够控制和选择记录在胶片上的与它平行反射光（此反射光为偏振光）的数量。实际上，这就是偏振镜能够消除或减弱非金属表面反光的道理。

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