Polarisationsfilter

Polfilter

Polfilter sind die beliebtesten Effektfilter. Der Polarisationsfilter - auch Polarisationsfilter genannt - ist einer der unverzichtbaren Filter in der digitalen Fotografie. Der Polarisationsfilter reduziert Reflexionen auf Glasoberflächen und lässt Farben stärker erscheinen. Polfilter, Komponente zur Polarisation von unpolarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht.

Ã?igkeitsklasse="mw-headline" id="Historische_Entwicklung">Historische_EntwicklungQuelltext bearbeiten]>

Kamera-Polarisationsfilter in unterschiedlichen Ausrichtungen vor einem LCD-Monitor, der lineare Polarisation ausstrahlt. Jahrhunderts, also in der Frühphase der Photographie, wurde festgestellt, dass durch den Einsatz von Polarisationsmedien gestörte Glanzreflexionen, z.B. bei der Photographie von Ölgemälden oder Gegenständen hinter Gläsern, unterdrückt werden können. Als der englische Mediziner William Bird Herapath (1820-1868) 1851 die hoch polarisierende Eigenschaft von synthetisch erzeugten Schwefelsäureiodkristallen ("Herapathit") entdeckte, kam es aufgrund der kleinen Grösse von höchstens 1 cm der entstandenen Quarze zunächst zu keiner Praxis.

Das von Edwin Herbert und Kodak fast gleichzeitig weiterentwickelte Mehrkristallfilter ("Polaroidfilter") steht im Gegensatz zu diesem Einkristall. Lineare Polarisationsfilter werden in der Regel aus von Edwin Herbert Lands entwickelter makromolekularer Folie gefertigt, die in eine bestimmte Richtungen gestreckt wird. 5 ] Diese als Polarisationsfilter bezeichneten Filme sind unter dem Markennamen Polaroid bekannt geworden, ebenso wie die Filme mit eingebetteten Herapathitkristallen (genannt J-Schicht), die vorher von der Erde entwickelt wurden.

Die idealen Linearpolarisatoren werden durch das Malusgesetz bezeichnet. Die typischen Zirkularpolfilter, wie sie beispielsweise in der Photographie oder der 3D-Technologie verwendet werden, setzen sich in der Regel wie die Zirkularpolarisation aus zwei in Reihe angeordneten Optiken zusammen: einem Linearpolarisationsfilter und einer Verzögerungsschicht ?/4 oder Thrombozyten. 6] - Bei Zirkularpolfiltern sind diese immer gut untereinander vernetzt.

Zuerst durchläuft das (unpolarisierte) Laserlicht ein lineares Polarisationsfilter, das je nach Rotationswinkel eine bestimmte Richtung der Polarisation durchläuft - die andere Seite wird gespiegelt oder gedämpft. Das lineare Polarisationslicht trifft dann auf das zweite Teil, die Verzögerungsschicht ?/4, deren Lichtachse gegenüber dem Linearpolfilter um +45 oder -45° verdreht ist. Die 45°-Drehung erlaubt es, das lineare Polarisationslicht als überlagerung von zwei lineare polarisierten Strahlen der gleichen Phasen rechtwinklig zueinander zu betrachten.

Durch die Verzögerungsschicht ?/4 entsteht nun eine Phasendrehung von ? = ?/2 der beiden linienförmig gepolten (Teil-)Strahlen. Es entsteht kreisförmig gepoltes und links- oder rechtsdrehendes Laserlicht, abhängig von der Rotation des Linearpolarisationselements und der Verzögerungsschicht ?/4. Bei der zirkulären Polarisierung ist die Qualität von der Effizienz des Linearpolarisationselements und der genauen Anordnung der ?/4-Verzögerungsschicht abhängig, sonst gelangen Teile der anderen Polarisierung in die ?/4-Verzögerungsschicht und es entsteht ein von 45° Rotation abweichendes el.

"Wahre " Zirkularpolfilter generieren aus dem unpolarisierten Strom von chiralen Molekülen, die die Komponenten mit umgekehrter ChiralitÃ?t aufsaugen. Ein weiterer Weg, kreisförmig gepoltes Laserlicht zu generieren, ist der Fresnel-Quader. Sie beruht nicht auf doppelbrechendem oder zirkularem Dichroismus, sondern auf der Totalreflektion von zunächst 45 Grad linearem polarisierten Lichts in einem speziell geformten Kunststoff.

Man spricht nicht von einem zirkularen Polarisationsfilter. Polarisationsfilter werden in der Photographie auf unterschiedliche Weise eingesetzt: Ungewollte Spiegelungen von ebenen, nicht metallischen Flächen (z.B. für Wässer, Glas) können unterdrückt werden. Auf nicht-metallischen Flächen wird vertikal polarisiertes Streulicht deutlich deutlicher zurückgestrahlt, besonders wenn der Ausgangswinkel zur Fläche etwa 30 bis 40° ist.

Ist das Polarisationsfilter richtig justiert, werden die Lichtreflexionen ausgeblendet, so dass der nicht polarisierte Untergrund nicht durch die Reflektionen überbelichtet wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, Störreflexionen an Fenstern oder Wasserflächen zu unterdrücken. Durch den Polarisationsfilter werden Störreflexionen (blau) vom Himmel partiell ausgeblendet, wodurch die grüne Wiedergabe von Blättern und Gras besser wird.

Bei wolkenlosem Wetter ist das blaue Himmelsblau teilpolarisiert. Durch einen Polarisationsfilter kann ein großer Teil des strahlenden Sternenhimmels zurück gehalten werden, so dass der Sternenhimmel auf dem Bild dunkel und damit stärker in seiner Färbung wird. Die Farblinien sind polarisierte Lichtstrahlen, die durch entsprechende Polarisierung ausgeblendet werden - kein Rainbow ist ersichtlich.

Wird der Polarisationsfilter aus dieser Stellung um 90 gedreht, wird der Rainbow nahezu komplett hindurchgelassen, das willkürlich gepolte Wolkenlicht um ihn herum auf etwas mehr als die Hälfe verschluckt. Ungewollte Spiegelungen auf Metalloberflächen können beim Gebrauch von künstlichem Sonnenlicht durch Polarisationsfilter an der Spiegelreflexkamera und an den Leuchten verhindert werden.

Als Alternative können ein Blitzfilter und Polarisationsfilter benutzt werden ("Kreuzpolblitze"). Durch den Einsatz des Polarisationsfilters an der Quelle besteht jedoch ein hohes Risiko einer Überhitzung des Polarisationsfilters, wenn keine ausreichenden Wärmeableitungen vorhanden sind. Für moderne analoge und digitale SLR-Kameras müssen sowohl Linear-Polarisationsfilter mit anschließender zirkularer Polarisation mittels einer sogenannten ?/4-Verzögerungsplatte als auch digitale Kompakt-Kameras ohne semipermeable Reflektoren zum Einsatz kommen, für die auch einfach Linear-Polarisationsfilter zum Einsatz kommen können.

Lineare Polarisation kann bei einigen Komponenten solcher Fotoapparate (z.B. Autofocus oder interne Belichtungsmessung) zu fehlerhaften Meßergebnissen und damit z.B. zu Störungen des Autofocus fÃ?hren. Deshalb haben sich heute vor allem Zirkularpolfilter (CPL) am Weltmarkt etabliert. Durch ihre asymmetrische Bauweise ist die Auswirkung von zirkularen Polarisationsfiltern auf lineare Polarisation (z.B. Reflexionen) nur von der Seitenansicht mit der Platte ?/4 (bei Kamera-Filtern ist dies die Seitenansicht mit dem Objektivgewinde) zu erkennen.

Die ?/4 Platte generiert jedoch in "falscher" Ausrichtung aus der geradlinigen eine Ellipsen- oder Zirkularpolarisation, die durch den folgenden Polarisationsfilter nur bedingt ausblendbar ist. Sind zwei Linearpolfilter nacheinander angeordnet und um 90° zueinander gedreht ("gekreuzt", "Kreuzpol"), wirkt ein Graufilter, das sich beliebig verdunkeln lässt. Die Kameraseite (Rückseite) sollte ein zirkularer Polarisationsfilter sein, damit die Polarisierung des Frontfilters die Belichtungssteuerung nicht beeinträchtigt.

Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie ein lineares Polarisationsfilter die Sicht von Reflektionen auf nichtmetallische Flächen, z.B. Farbe, Licht, Verglasung und Spritzwasser, beeinflußt. Der Polarisationseffekt auf Metalloberflächen ist wesentlich geringer. Dabei werden die besonders markanten Reflektionen des Hauptobjektes (Auto) betont, da die Polungsebene des Filter gleich der Polungsebene der vorherrschenden Reflektionen ist.

Durch die andere Ausrichtung der Scheiben auf der rechten Seite des Bildes entsteht eine Polarisierung, die es dem Polarisationsfilter ermöglicht, die Reflexion zu dämpfen. So hat das von den Bäumen reflektierte Sonnenlicht viele Polarisierungsebenen und erscheint in seiner Ganzheit undurchsichtig. Das polarisierte und zur Polarisationsrichtung parallele Sonnenlicht ist weiterhin hell: Besonders der schlanke, leuchtende Himmelstreifen auf der linken Kotflügelplatte und die braune Reflexion auf der Glasscheibe und der Farbe, die von der rechten Seite der Hausmauer kommt.

Bei vielen Bildverarbeitungsprogrammen kann die Aufgabe des Polfilters, Farbe oder Kontrast zu ändern, grundsätzlich auch von Hand oder durch Digitalfilter erfüllt werden. Antwort: Es liegen keine Informationen über die Polarisierung des auftreffenden Lichtes vor, die Funktionsweise des Polfilters kann bestenfalls approximiert werden. Spiegelungen können nachträglich nicht durch Digitalfilter beseitigt werden, da bei Erreichung des Sättigungswertes ein Verlust von Informationen im Druckbild auftritt.

Bei Spannungsoptiken wurden die mechanischen Beanspruchungen (Spannungen und Spannungsspitzen) in der Technik durch Simulation der aus Plexiglas hergestellten Komponenten und deren Anordnung zwischen Polfiltern ersichtlich. Wird eine transparente Kunststofflinse zwischen zwei sich kreuzenden Polfiltern deformiert, wird die Polungsebene in Abhängigkeit von der Stärke gedreht. Bei transluzentem Tageslicht sieht man gefärbte Gebilde.

Polfilter werden in der Wissenschaft, z.B. in Polarmikroskopen, eingesetzt, um die Struktur im Dünnschliff sichtbarer zu machen. Zwei Polarisationsfilter werden in einem Polarimeter zur Bestimmung der visuellen Wirksamkeit von organischen Substanzen eingesetzt. Eine der Methoden zur 3D-Filmprojektion nutzt Polarisationsfilter, um die beiden überlagerten Aufnahmen von zwei unterschiedlichen Stellen auf das rechte bzw. linke Auge zu übertragen.

Polarisationsfilter wurden in den 1950er Jahren als "Himmelskompass" eingesetzt, um den Sonnenstand in bewölkten Polarmeeren für die Schifffahrt zu bestimmen, wo selbst der magnetische Kompass wenig nützt. Linear-Polarisationsfilter sind unentbehrliche Bestandteile von Flüssigkristallanzeigen. Polfilter - mit senkrechter Polarisation - werden auch für die Sonnenbrille eingesetzt, die dann als Stangenbrille oder "Angelbrille" bezeichnet wird.

Gutenberg Buchgilde, 1973, ISBN 3-7632-1689-8, S. 264-265. Highspringen ? Ramón Hegedüs et al: Hätten die Wikinger bei nebligem und bewölktem Wetter durch die Polarisation des Lichts vom Himmel segeln können? Unter den Bedingungen der atmosphärischen Optik der Wikinger polarimetrische Navigation bei Nebel und Wolken. Ein: In: Proc. R. A. Jahrgang 463, Nr. 2080, 2007, S. 1081-1095, doi:10.1098/rspa.2007.1811. Hochsprung ? Martin Grabau: Die Polarisation tritt in die Welt des Alltags ein.

Im: Journal of Applied Physics, Band 9, Ausgabe 4, S. 217. ý Wolfgang Baier: Quellenangaben zur Photographie. Hochsprung ? Lichtpolarisationszustand (PDF-Datei; 298 kB).