圆偏振滤光镜反向使用时的摄影性能

    线偏振镜是最早在摄影中使用的偏振器件之一,也是彩色、黑白摄影通用的一种滤光镜。线偏振镜的材料主要是采用某些具有二向色性的晶体物质,摄影用线偏振镜一般用经碘浸染等加工过的聚乙烯醇膜胶合在二平板玻璃之间制成[1]。不管入射光的情况如何,经线偏振镜的出射光均为线偏振光。线偏振镜在摄影中的应用非常广泛,且已总结出较为完整的摄影应用经验和规律,也是广大摄影者非常熟悉的一种摄影器材。

    圆偏振镜系由一线偏振镜与一1P4波片彼此胶合而成,其中1P4波片的光轴方向与线偏振镜的透振方向之间成45b夹角。入射光经线偏振镜出射后为线偏振光,进入波片后被分解为沿同一方向传播的o光和e光,两者的振动方向相互垂直且振幅相等,经波片出射后产生(2k+1)PP2的位相差。由垂直振动的合成理论可知,两个相互垂直的简谐振动,当它们的振幅相等,位相差为(2k+1)PP2时,其合成运动是一个旋转矢量,根据圆偏振光的定义,此时出射光为圆偏振光。光线自线偏振镜一端射入为正向,自1P4波片一端射入为反向。正向射向圆偏振镜的自然光,先后通过线偏振镜和1P4波片后,即成为圆偏振光。根据线偏振镜之透振方向与1P4波片的光轴方向成45b夹角时的相对方位不同,可产生右旋圆偏振光或左旋圆偏振光。

    与线偏振镜相比,在结构上圆偏振镜多含有一1P4波片,在使用上圆偏振镜有正向和反向之别。当圆偏振镜正向使用时,不管入射光的情况如何,出射光均为圆偏振光,且其它性能与线偏振镜完全一样。现在许多自动对焦单镜头反光照相机的说明中提出应用圆偏振镜代替线偏振镜[2],主要是由于使用线偏振镜时,光线入射至照相机反光镜中的半透半反部分时将出现偏振效应[3、4]并会对自动曝光和自动对焦产生干扰,而使用圆偏振镜则可避免此问题。故摄影中使用圆偏振镜(正向使用)的根本原因在很大程度上是由于,当需使用偏振滤光镜时,圆偏振镜既可完成线偏振镜的摄影造型任务,又不影响照相机的自动曝光和自动对焦[5]。如果摄影中采用手动对焦及根据偏振滤光镜的曝光补偿因数采用手控曝光时,则线偏振镜和圆偏振镜(正向)均可使用。

    当圆偏振镜反向使用时,出射光将受入射光偏振态的影响,特别是入射光为线偏振光或部分偏振光时,出射光将由于偏振光的干涉而出现相应变化,本文对此进行了探讨。

    1 偏振光的干涉

    偏振光干涉的基本原理可通过图1的装置)))两线偏振器件之间放一波片来说明,其中P1和P2为两线偏振器件的偏振轴(即透振方向),波片的厚度为d,三元件的平面彼此平行,光线正入射到这一系统上,转动其中任何一个元件(另外两元件相对不动),出射光将出现各种变化[6]。