什么是線偏振鏡？什么是圓偏振鏡？

2013-02-26 admin1

我們知道，光是一種電磁波，是由與傳播方向垂直的電場和磁場交替轉(zhuǎn)換的振動形成的。它與無線電波沒有本質(zhì)的區(qū)別，僅波長更短一些而已。這種振動方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。聲波是靠空氣或別的媒質(zhì)前后壓縮振動傳播的，它的振動方向與傳播相同，這類波我們稱之為縱波。

圖一：光是一種電磁波

什么是線偏振鏡？什么是圓偏振鏡？

橫波有一個特性，就是它的振動是有極性的。在與傳播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振動。我們一般把光波電場振動方向作為光波振動方向。如果一束光線都在同一方向上振動，我們就稱它們是偏振光，或嚴(yán)格一點，稱為完全偏振光。一般的自然光在各個方向振動是均勻分布的，是非偏振光。但是，光滑的非金屬表面在一定角度下(稱為布儒斯特角，與物質(zhì)的折射率有關(guān))反射形成的眩光是偏振光。偏離了這個角度，就會有部分非偏振光混雜在偏振光里。我們稱這種光線為部分偏振光。部分偏振光是有程度的。偏離的角度越大，偏振光的成分越少，最終成為非偏振光。在以下的原理性討論中，我們將不嚴(yán)格區(qū)分偏振光和部分偏振光。

圖二：自然光和部分偏振光

濾光片

許多偏振光在攝影中是有害的。玻璃表面的反射光，使我們拍攝不到玻璃櫥窗里面的東西，水面的反射光使我們拍攝不到水中的魚，樹葉表面的反射光使樹葉變成白色，等等。晴空的藍(lán)天在與太陽方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光，它使藍(lán)天變的不那么幽深。如果消除了這些偏振光，許多照片會顯得顏色更加飽和，畫面更加清晰。

能夠濾除偏振光的濾鏡叫做偏振鏡。普通的偏振鏡叫做線偏振鏡(PL鏡)。把偏振鏡裝到鏡頭的前端，仔細(xì)旋轉(zhuǎn)偏振鏡，使得有害眩光減至最小甚至消失，這樣就能拍攝出沒有眩光的照片了。如果拍攝藍(lán)天，天會顯得更藍(lán)、更暗。偏振鏡不止濾掉了偏振光，還把非偏振光中的與偏振光振動方向相同的部分也濾掉了。所以，使用偏振鏡以后，一般要增加一檔以上的曝光量。

但是，在AF(自動聚焦)和AE(自動曝光)相機(jī)中，一部分光線要被反射到測光元件上去。如果這些光線是通過半反射鏡反射出去的，而這半反射鏡又是用非金屬材料鍍膜形成的，它們反射的光線就是偏振光。在這類相機(jī)中，如果使用了普通的線偏振鏡，透過鏡頭的偏振光射到半反射鏡上，如果角度合適，會正常反射出來。如果角度不合適，又會沒有光線反射出來。因此，AE有可能不準(zhǔn)，AF有可能失效。另外，有的相機(jī)取景器中有液晶顯示器。某些相機(jī)的液晶顯示器是靠透過鏡頭的光線照明的。如果鏡頭使用了線偏振鏡，這種液晶顯示器就會失效。

如何使偏振鏡既能濾掉有害的偏振光，又能使經(jīng)過偏振鏡進(jìn)入鏡頭的光線成為非偏振光呢?這種情況下就要使用圓偏振鏡(CPL鏡)了。圓偏振鏡可以看作由兩部分組成：前一部分是一個普通的線偏振鏡，能夠濾除某個振動方向的偏振光。后一部分有旋光作用，使得透過它的偏振光振動方向在一個圓周上旋轉(zhuǎn)。這種特殊的偏振光稱為圓偏振光，圓偏振鏡也因此而得名。圓偏振光對于絕大多數(shù)光學(xué)元件來說，與非偏振光沒有什么區(qū)別，所以圓偏振鏡可以在任何相機(jī)上使用。

利用這個原理，很容易識別一個偏振鏡到底是PL，還是CPL。把偏振鏡安裝鏡頭的一方靠近眼睛，透過偏振鏡看非金屬的反光。轉(zhuǎn)動偏振鏡到某個角度，反光會明顯減弱甚至消失。把偏振鏡反過來作同樣的實驗，PL鏡會看到同樣的結(jié)果，而CPL鏡就和普通的墨鏡差不多。如果把兩個線偏振鏡重疊起來，轉(zhuǎn)動到互相垂直的方向，透過頭一個偏振鏡的偏振光會被第二個偏振鏡完全濾除，效果是完全不透光。轉(zhuǎn)動其中的一個，透光率會逐漸增加，好象一個可變灰度鏡(可能會有一點偏色)!如果其中一個是CPL，CPL一定要放到后面!前面的偏振鏡如果是CPL，就看不到這個現(xiàn)象。

許多變焦鏡頭尤其是一些低檔的變焦鏡頭常常使用旋轉(zhuǎn)前片的方法調(diào)焦。這種鏡頭使用偏振鏡十分困難：需要把相機(jī)安裝在牢固的三腳架上，一只手固定調(diào)焦環(huán)，另一只手轉(zhuǎn)動偏振鏡，眼睛還要在取景器中看效果。所以如果經(jīng)常使用偏振鏡，尤其是喜歡拍攝風(fēng)景，購買鏡頭時除了價格、成像質(zhì)量等因素外，前片是否旋轉(zhuǎn)也是一個選購的因素。

偏振鏡不是萬能的。如果陽光角度不合適，非金屬表面反射的眩光可能偏振光成分很小。例如，拍攝樹葉往往不能消除所有反光。如果使用超廣角鏡頭，很難在畫面中取得一致的效果。尤其拍攝天空時，與太陽夾角成90度的方向壓的很暗，而其它方向幾乎沒有效果，造成天空顏色和亮度不均勻。拍攝水面時，部分水面沒有反光，而另一部分反光很強(qiáng)。偏振鏡由于有轉(zhuǎn)動部分，厚度較大，用在超廣角鏡頭上有可能擋角。使用偏振鏡時，由于需要轉(zhuǎn)動濾鏡，不宜使用遮光罩，應(yīng)當(dāng)盡量把相機(jī)放在陰影中拍攝。

線偏振鏡與圓偏振鏡價格差異很大。一臺相機(jī)能否使用PL，要通過試驗來確定。首先確定AF：轉(zhuǎn)動PL鏡到不同方向，半按快門開啟自動對焦(有的機(jī)身有專門AF啟動按鍵)。如果任意方向都能正常自動聚焦，說明這種機(jī)身能夠使用PL鏡實現(xiàn)AF功能。反之，如果某個方向AF失靈，那就必須購買CPL鏡了!再試驗AE：鏡頭前面裝上PL鏡后，垂直對著均勻白墻測光。旋轉(zhuǎn)PL鏡到不同方向，仔細(xì)觀察測光值是否有變化。如果有變化，只好購買CPL了!如果AE和AF都沒有問題，以后也不打算購買別的機(jī)身，那就可以購買PL鏡了!

圖三(a)：未使用偏振鏡拍攝的植物

濾光片