Эти солнечные очки нам не неспроста. Если они на мне, то это что-то значит. А вот что. В них стоят поляризованные стекла. Сегодня это не редкость, но большинство из нас даже не догадываются о том, что это и для чего это нужно. Продавцы нам говорят, что такие очки антибликовые. Отлично. Но против каких бликов защищает эти очки никто толком не объясняет. Говорят, будет лучше, не пожалеете. Но нам голословное утверждение ничему — маловато будет. Мы разберемся, будет лучше или хуже, и вообще, как работают эти очки, на что влияют, что них можно ожидать. Посмотрим видео канала «ensemb».
Все профессиональные фотографы хоть раз пользовались с поляризационным фильтром. Вот у меня есть один такой от моего старого фотоаппарата. С его помощью мы будем выискивать тот самый таинственный поляризованный свет. Однако сначала мы выясним, что же это такое. Любой свет: этот, этот, этот, и даже этот имеет поляризацию, потому что свет согласно теориям ученых, начиная с Малюса, Био, Френеля, Юнга, Максвелла и до Планка и Эйнштейна в первую очередь это волна. Ну, и частица заодно, но корпускулярная теория нам сегодня не пригодиться. Свет — это поперечная волна. волна — комбинация колебаний электрических и магнитных полей. Векторы этих полей, естественно, как-то расположены в пространстве. Вот этот рисунок из школьной физики помнят все. Фотон, соответственно, — свет имеет точно такое же строение, однако свет от всех природных источников, и самого мощного из них солнца, имеет хаотическую поляризацию, потому что свет порождаются отдельными атомами, которые расположены как попало, хаотично. Откуда в природе берется поляризованный свет? Его еще так много, что для борьбы с ним с родимым промышленность, особенно китайская, выпускает специальные очки тоннами. Зачем с ним вообще бороться, чем он плох? Да, ничем он неплох. По большому счету всем нам по барабану, что падает на сетчатку глаза. Наш глаз поляризацию не различает. Так если не различает, зачем с ним бороться? А ответ прост: порой так комфортнее для жизни и красивее для души. Вот все те ученые, которых я перечислил, и многие другие сделали фундаментальные открытия в физике и, так скажем, не зря старались. Это сегодня нет никакого научного прогресса, а тогда был. И его плодами мы до сих пор пользуемся с благодарностью. Ну, или без нее — кто как. Вернемся к поляризации. Для начала я вам покажу и расскажу про техногенные источники поляризованного света. Первое, что практически всем образованным людям приходит в голову, это… да правильно — это лазер. или по-другому квантовый генератор. Его свет монохромный, когерентный и поляризованный. Убедимся в том, что от него свет имеет поляризацию. Пропустим его через наш фильтр и посмотрим, что получится. Вот у нас лазер. Вставляем фильтр. Точка яркая. Поворачиваем. Точка тусклая. Разворачиваем — яркая. Тусклая.
Следующий предмет, который испускает поляризованный свет, находится у вас перед глазами прямо сейчас. Это экран вашего монитора. Сегодня большинство экранов сделано на основе жидких кристаллов — LCD. Даже те, которые называются LED. Светодиодная в них только подсветка, все остальное точно такой же, как в обычных LCD экранах. Подсветка экрана осуществляется светом, который пропускает через поляризатор. Дальше углубляться в детали мы не будем. Мы просто убедимся в том, что свет от монитора поляризованный. Взглянем на него через на фильтр. Вот смотрите. Я вношу в поле зрения объектива фильтр и изображение на телевизоре исчезло. Поворачиваю фильтр — появляется. Разворачиваю опять — исчезает. Очень интересно. Это означает, что свет от монитора или экрана LCD телевизора имеет очень высокую степень поляризации.
То же самое происходит с это мобильного телефона. Вот если взглянуть на него сейчас, света нет. я разворачиваю — появляется изображение. Исчезает, появляется. Вкратце расскажу, как получают поляризованный свет. Линейно поляризованный свет в подавляющем большинстве случаев получают, пропуская хаотично поляризованный свет, то есть, обычный свет, через фильтр, который сделан из пленки на основе особых кристаллов. Обычно это герапатит или других йодистых соединений. На заре открытия поляризации в качестве фильтров использовали пластины турмалина. А вот и другим очень примечательным способом мы познакомимся чуть позже и гораздо подробнее. Вообще на сегодняшний день производство линейных поляризаторов, в том числе и для солнечных очков, стоит копейки. А вот есть еще один тип реализаторов, но он в отличие от того фильтра, который я вам показывал, он не подавляет поляризованный свет, а окрашивает его в соответствующий цвет. Эти очки опрашивают поляризованный свет в желтый. Я внесу его в поле зрения объектива и вы посмотрите, как выглядит экран телевизора. Посмотрите. Сейчас тусклый желтый. Сейчас степень желтизны увеличивается. Более тусклый, более желтый. Более тусклый и более желтый. Но чисто субъективно мне такие очки не очень нравятся, потому что мне как-то не комфортно в них, потому что, например, стекла автомобилей окрашиваются в ярко желтый цвет. Это как-то очень непривычно и бросается в глаза. Для фотографии рекомендуют использовать особые поляризаторы. Они превращают любой свет в свет с круговой поляризацией. То есть, поляризация света на выходе этого фильтра вращается.
Кстати, вот мой фильтр, он тоже имеет круговую поляризацию на выходе. Так называемый циркулярный фильтр. Однако он отлично реагирует на линейно поляризованный свет, как вы уже успели заметить. Конструкция циркулярного фильтра намного сложнее и менее технологична. В такие фильтры дополнительно устанавливают особо ориентированную четвертьволновую пластину. Четверть волны имеется в виду четверть волны света. Она поворачивает фазу на 90 градусов и поэтому такие фильтры намного дороже обычных поляризаторов. Откровенно говоря, циркулярный фильтр для фотографии актуален лишь в том случае, когда в вашем фотоаппарате датчик автофокуса и замера экспозиции вынесены за оптическую ось объектива с помощью прозрачных светофильтров или призм. В основном — это зеркальные камеры. И, например, камеры sony, которые имеет фазовый автофокус. Они тоже построены по такому же принципу. А мыльницы и все остальные простые фотоаппараты…
Вы можете использовать обычные линейные поляризаторы. А почему, собственно, это так, вы узнаете прямо сейчас. Давным давно жил на белом свете некий ученый. Звали его Дэвид Брюстер. Это было в 18-19 веках. Он изучал поляризацию и открыл закон, который впоследствии был назван его именем — закон Брюстера. Это закон показывает связь с показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет отраженный от границы раздела, то есть, от поверхности, будет поляризованным. При этом преломленный луч, которых проваливается дальше, он тоже становится поляризованным. Угол, при котором степень поляризации отраженного света будет максимальна, называется углом Брюстера. Например, для стекла он равен 57 градусам, для воды — 53 градуса.
Вот сейчас я покажу закон Брюстера на опыте. У меня есть лазерная указка, глянцевая пластмассовая поверхность. Зеркало не подходит, потому что зеркала делают путем напыления металлов на стекло. А металл, как известно, не диэлектрик, а проводник. Включаю. Смотрите. Я направляю луч лазера на пластмассу. На экране мы видим отраженную точку. Сейчас я буду поворачивать лазер вокруг своей оси, и мы видим, что точка… Интенсивность отраженного света очень сильно упала, потому что лазер имеет поляризацию и отраженный свет тоже пропускает только с определенной поляризацией. Вот смотрите, я поворачиваю: яркий, тусклый. Теперь я буду менять угол. Яркая, здесь тусклая и опять яркая точка. Вот этот угол, при котором свет будет наименее яркий, является углом Брюстера. Угол между этим лучом и перпендикуляром к поверхнотси нашей пластмассы. Вот так выглядит закон Брюстера в эксперименте, вот его запись. А сейчас мы познакомимся с законом Брюстера в реальном мире.
Вот как можно избавиться от отражения света от брусчатки. Вносим фильтр или одеваем очки — и брусчатка становится темной, и больше нас блики не беспокоят. А это способ сделать ветровые стекла совершенно прозрачными. Отдели очки или внесли фильтр на объектив и через машины все видно насквозь. А вот таким образом можно избавиться от отражений в ветровом стекле всего того, что лежит на торпеде. В данном случае я положил лист бумаги. Одели очки и больше ничего не видно. Вот я повернул фильтр и бумага появилось. Это способ для фотохудожников избавиться от отражений в витринах. Одели фильтр на фотоаппарат и отражение неба исчезло, за стеклом появилось изображение некой статуи с рукой поднятой. Таким способом можно сделать воду совершенно прозрачной. Обратите внимание на ее изображение внизу кадра. Вспененная вода отражает свет хаотично. Поляризация там непонятно какая, поэтому фильтр на пену совершенно не влияет. Когда мы ловим положение фильтра, при котором линейный поляризованный свет пропадает в фильтре, степень его подавления пропорциональна квадрату косинуса угла между осями поляризации. Это закон Малюса. Я упомянул его для того, чтобы вы поняли, что наклон фильтра, при котором происходит максимальное подавление поляризованного света, довольно критичен к изменению угла. Если надели поляризованные очки и хотите избавиться от какого-либо отражения или блика, то можете, слегка покачивая головой, подобрать угол, при котором поляризованный свет будет минимальным. Я точно так же подкручиваю этот фильтр. Очки имеют горизонтальную поляризацию, так как большинство неприятных для нас бликов отражается от горизонтальных поверхностей и развернутых относительно оси, перпендикулярной к направлению взгляда. Это то вот так. То есть, это стекла автомобилей, асфальт на дорогах.
Обратите внимание, я сейчас поднесу фильтр… Обратите внимание на состояние неба. Я сейчас буду крутить. Кручу вправо, влево. Смотрите, как влияет поляризация на темноту неба. Оно темнее и светлее, а тучи остаются при этом белыми. Самым большим источником реализованного свет является небо. Чистое небо. Небо нам вроде бы не мешает и давить этот поляризованный свет очками обычным людям вроде бы и ни к чему. А для фотографов и особенно фото-художников это очень полезное знание. Не вся площадь неба заполнена поляризованным светом. На небе есть пояс, где степень поляризации максимальна. Природу этого явления объяснил в том же девятнадцатом веке лорд Рэлей, который открыл знаменитое рэлеевское растение. Оно же объясняет синий цвет неба. Согласно закону Рэлея степень поляризации при рассеянии света на частицах, в нашем случае газа атмосферы, вычисляется вот по этой формуле. Где тета — это угол падения света на частицу. При угле 90 градусов получается максимальное значение степени поляризации. Вот как это выглядит на схеме.
Можно считать, что Солнце находится бесконечно далеко и на сфере получается вот такая дуга. На природе можно повернуться от Солнца на 90 градусов в любую сторону и в этих местах будет начинаться дуга максимальной поляризации. Вот, пожалуй, и все, что я хотел вам поведать о поляризации света, поляризованных фильтрах и очках. Теперь вы с легкостью можете ответить на основной вопрос философии очки нада? Надо, надо подписаться на канал. Пока, всего вам хорошего.