Polfilter

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 polarisierenden Mitteln gestörte Spiegelungen, z.B. bei der Photographie von Ölgemälden oder Gegenständen hinter Gläsern, unterdrückt werden können. Lineare Polarisationsfilter werden in der Regel aus von Edwin Herbert Land entwickelter makromolekularer Folie gefertigt, die in eine bestimmte Richtungen gestreckt wird.

5 ] Diese H-Filter, die sogenannten Polfilter, 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 zirkularen Polfilter, wie sie beispielsweise in der Photographie oder der 3D-Technologie verwendet werden, setzen sich in der Regel wie bei den zirkularen Polfiltern aus zwei in Reihe angeordneten Optiken zusammen: einem Linearpolarisationsfilter und einer Verzögerungsschicht ?/4 oder Thrombozyten.

Zuerst durchläuft das (unpolarisierte) Laserlicht ein lineares Polfilter, 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 Polfilter. Polfilter 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.

Bei richtiger Ausrichtung des Polarisationsfilters werden die Lichtreflexionen ausgeblendet, so dass der nicht polarisierte Untergrund nicht durch die Reflektionen überbelichtet wird. Der grüne Rendering von Blättern und Gras wird dadurch optimiert, dass der Polfilter die störenden (blauen) Spiegelungen vom Himmel partiell dämpft. Bei der Aufnahme eines Rainbow macht ein Polfilter in seinen beiden Extrempositionen Folgendes:

Die Farblinien sind polarisiert und werden durch entsprechende Polarisierung ausgeblendet - kein Rainbow ist ersichtlich. Wird der Polfilter 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. 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 Linearpolarisationsfilter mit anschließender zirkularer Polarisation mittels einer sogenannten ?/4-Verzögerungsplatte als auch digitale Kompaktapparate ohne semipermeable Reflektoren eingesetzt werden, für die auch einfach Linearpolarisationsfilter eingesetzt werden können. Lineares Polarisationslicht kann bei einigen Komponenten solcher Fotoapparate zu fehlerhaften Messresultaten (z.B. Autofocus oder interne Belichtungsmessung) und damit z.B. zu Funktionsstörungen 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 Polfilter 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 Polfilter sein, damit die Polarisierung des Frontfilters die Belichtungssteuerung nicht beeinträchtigt.

In folgendem Beispiel wurde das Objekt zunächst ohne Polfilter und sofort danach mit Polfilter aufgenommen. Durch den Polfilter erscheinen die Himmelsfarben und die Wasseroberfläche satter. Nachfolgendes Beispiel verdeutlicht, wie ein lineares Polfilter die Sicht auf nichtmetallische Flächen, z.B. Farbe, Licht, Verglasung und Spritzwasser, hat.

Beispiel für die Wirkung eines Polarisationsfilters: center: 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. Der Polarisationsfilter verhält sich dort wie ein grauer Filter.

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. Antwort: Es liegen keine Informationen über die Polarisierung des auftreffenden Lichtes vor, die Funktionsweise des Polfilters kann bestenfalls approximiert werden.

Bei Spannungsoptiken wurden die mechanischen Beanspruchungen (Spannungen und Spannungsspitzen) in der Technik durch Simulation der aus Plexiglas hergestellten Komponenten und deren Anordnung zwischen Polarisationsfiltern ersichtlich. 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.

Im Polarimeter werden zwei Polfilter zur Erfassung der visuellen Wirksamkeit von organischen Substanzen eingesetzt. Eine der Methoden zur 3D-Filmprojektion nutzt Polfilter, um die beiden überlagerten Aufnahmen von zwei unterschiedlichen Stellen auf das rechte bzw. linke Auge zu übertragen. Als " Himmelskompass " wurden in den 1950er Jahren Polfilter eingesetzt, um den Sonnenstand in bewölkten Polarmeeren für die Schifffahrt zu bestimmen, wo selbst der magnetische Kompass wenig nützt.

Linearpolarisationsfilter sind unentbehrliche Bestandteile von Flüssigkristallanzeigen. Polfilter - mit senkrechter Polarisation - werden auch für die Sonnenbrille eingesetzt, die dann als Stangenbrille oder "Angelbrille" bezeichnet wird. Im: Journal of Applied Physics, Band 9, Ausgabe 4, S. 217. ý Wolfgang Baier: Quellenangaben zur Photographie.