Поляризатор для фотографии :

summary

Еще в середине XVII века при наблюдении дифракционных явлений
было высказано предположение о волновой природе света. В 70-х годах XVII
века великим голландским ученым Гюйгенсом была создана волновая теория
света, которая получила признание лишь более ста лет спустя. До этого времени
царила корпускулярная теория света, созданная Ньютоном, который
рассматривал свет как поток частиц-корпускул. В конце концов физики сошлись
на том, что свет можно рассматривать и как волну, и как поток частиц - фотонов.
В конце XIX века Максвеллом было высказано предположение о том,
что световые волны имеют электромагнитную природу, что получило
подтверждение в опытах Герца. При изучении поляризационных явлений была
доказана поперечность электромагнитных волн. Современные знания о
волновой природе света кратко выражаются таким рисунком:

лет открытий, заблуждений, споров и трудов великих ученых.
Поляризация. Степень поляризации
Определим понятия естественно, частично и линейно поляризованного
света.
Естественно поляризованный свет состоит из множества волн,
колеблющихся с различной частотой, с различной амплитудой и
поляризованных относительно друг друга в различных направлениях.
Распределение вектора E по углам симметрично относительно напрвления
распространения волны.

Линейно поляризованного света в природе не существует. Это -
математическая абстракция. Говоря о линейно поляризованном свете, в
действительности имеют в виду частично поляризованный свет с высокой
степенью поляризации. В некоторых случаях, говоря о линейной
поляризованном свете, подразумевают частично поляризованный свет со
степенью поляризации 10. В других случаях свет со степенью поляризации
103 рассматривается как частично поляризованный. Все зависит от
конкретной задачи.
Используя понятие степени поляризации, можно определить
следующие явления: поляризация света - взаимодействие света с
веществом, при котором степень поляризации увеличивается;
деполяризация света - взаимодействие света с веществом, при котором
степень поляризации уменьшается. При взаимодействии с веществом -
прохождении, отражении, преломлении, поглощении - свет может
поляризоваться, деполяризоваться и не менять степени поляризации.
Здесь нужно заметить, что существует понятие поляризации как
явления, при котором нарушается симметрия в распределении ориентации
векторов E и H относительно направления распространения волны, и
поляризации как свойства световой волны.
Теперь определим, что такое поляризатор: это приспособление,
увеличивающее степень поляризации.
Анизотропные среды: двулучепреломление и плеохроизм
(дихроизм)
Анизотропия (от греч. anisos - неравный и tropos - свойство) -
различие в зависимости от направления. Структура вещества может быть
анизотропной и это приводит к тому, что и свойства материи становятся
анизотропными.
В 1669 году датский физик и математик Эразм Бартолин открыл
явление двулучепреломления в кристаллах исландского шпата. В то время
законы преломления и отражения света были хорошо известны, но
поведение второго луча было необычным (он до сих пор назывется
необыкновенным). Этот необычный луч исчезает при определенной
ориентации кристалла, преломляется таким образом, будто показатель
преломления материала постоянно меняется.
Открытие двулучепреломление положило начало развитию оптики
кристаллов - материалов, имеющих анизотропную структуру и анизотропию
показателя преломления.
После того, как стало известно, что обыкновенный и
необыкновенный лучи полностью поляризованы во взаимно
перпендикулярных плоскостях, стали создавать поляризационные
призмы. В призменных конструкциях необыкновенный луч отводится в
сторону за счет явления полного внутреннего отражения, проходит только
обыкновенная линейно-поляризованная волна (степень поляризации 103-
104). Наибольшее распространение получили призмы Глана и Николя.
Но поляризационные призмы слишком громоздки и дороги для
фотографов. В фотографии используются более дешевые и удобные
поляроидные пленки. Их изготовление стало возможным с открытием
явления плеохроизма (дихроизма).
Плеохроизм - анизотропия поглощения света. Если анизотропия
поглощения наблюдается только в двух направлениях, то говорят о
дихроизме. Явление дихроизма было обнаружено в кристаллах турмалина, в
котором обыкновенная волна поглощается значительно сильнее, чем
необыкновенная (заметим, что в исландском шпате ни та, ни другая волна
не испытывают поглощения). При толщине в 1 мм турмалин практически
полностью поглощает обыкновенную волну и лишь частично
необыкновенную. В итоге выходящий свет становится поляризованным. Это
дало возможность изготавливать поляризаторы из пластинок турмалина.
Позже стали изготавливать поляроидные пленки - поляроиды,
представляющие собой полимерную основу со множество мелких,
ориентированных одинаковым образом кристалликов герапатита
(полийодит сульфата хинина, назван в честь ученого-химика Герапата).
Герапатит, как и турмалин, обладает дихроизмом, но в значительно большей
степени поглощает обыкновенную волну, уже при толщине в 0.1 мм
обыкновенная волна не проходит сквозь кристалл.