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換的振動形成的。它與無線電波沒有本質的區(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，與物質的折射率有關)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，仔細旋轉偏振鏡，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。如果拍攝藍天，天會顯得更藍、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，AF有可能失效。另外，有的相機取景器中有液晶顯示器。某些相機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，又能使經過偏振鏡進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。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光學元件來說，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前片的方法調焦。這種鏡頭使用偏振鏡十分困難：需要把相機安裝在牢固的三腳架上，一只手固定調焦環(huán)，另一只手轉動偏振鏡，眼睛還要在取景器中看效果。所以如果經常使用偏振鏡，尤其是喜歡拍攝風景，購買鏡頭時除了價格、成像質量等因素外，前片是否旋轉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。偏振鏡由于有轉動部分，厚度較大，用在超廣角鏡頭上有可能擋角。使用偏振鏡時，由于需要轉動濾鏡，不宜使用遮光罩，應當盡量把相機放在陰影中拍攝。

線偏振鏡與圓偏振鏡價格差異很大。一臺相機能否使用PL，要通過試驗來確定。首先確定AF：轉動PL鏡到不同方向，半按快門開啟自動對焦(有的機身有專門AF啟動按鍵)。如果任意方向都能正常自動聚焦，說明這種機身能夠使用PL鏡實現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PL鏡到不同方向，仔細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