Поляризационные и звездные светофильтры

 

Глаз как оптический прибор – явление уникальное. То, что может увидеть глаз, не может зафиксировать ни один прибор. Чтобы передать зрителю впечатление от увиденного, фотографу приходится прибегать к всевозможным ухищрениям. Представьте себе, Вы всего лишь зажмурились, и картина изменилась, а чтобы передать это впечатление, Вам придется строить весьма сложную оптическую систему. Глаз - это оптический прибор, подсоединенный к мощной вычислительной машине, которая фильтрует и склеивает фрагменты изображения. Чтобы запечатлеть ту же картину только оптическими методами, приходится использовать наши знания о волновой природе света. Наиболее наглядно волновая природа света проявляется при использовании поляризационных и дифракционных фильтров.
Эти фильтры по своей фотографической сути являются эффектными, то есть применяются не для исправления погрешностей эмульсии пленки, а для достижения определенных эффектов, отвечающих творческим замыслам автора.
Поляризационные фильтры применяются как в цветной, так и черно-белой фотографии для того, чтобы пропустить свет, поляризованный только в одной плоскости. Свет поляризуется при отражении и рассеянии, а также при прохождении через некоторые кристаллы. Например , в кристалле  исландского шпата  свет, поляризованный в разных плоскостях, преломляется под разными углами,  а в кристалле турмалина  по-разному поглощается. Свойства некоторых материалов по-разному преломлять или поглощать поляризованный в разных плоскостях свет используются для изготовления поляризационных фильтров или насадок.  Источником света, поляризованного при рассеянии, является голубое небо. Направление поляризации в любой точке составляет прямой угол с линией, соединяющей эту точку с солнцем. Частично перекрывая этот свет, можно притемнить небо, не влияя на любую другую часть фотографии. Эффект от использования поляризационного фильтра сопоставим с результатом применения желтого фильтра в черно-белой фотографии. Однако поскольку фильтр не имеет окраски, то он может применяться и в цветной фотографии. Свет, отраженный от блестящей  поверхности диэлектриков (жидкостей, стекла , лаковой мебели, листьев, пластмасс), линейно поляризован. Это свойство можно использовать, чтобы ослабить или усилить эти отражения. Наиболее часто необходимость в применении фильтра возникает при фотографировании витрин магазинов, человека в очках, картины за стеклом , водоема со спокойной поверхностью воды.  Отраженный свет полностью поляризован при угле падения светового луча равном арктангенсу показателя преломления и называемом углом Брюстера. (Для стекла этот угол равен 56 °, для воды 53°). Особый случай применения поляризационных фильтров -  это съемка объектов, освещенных поляризованным светом. Наиболее часто используется освещение поляризованным светом при съемке кристаллов с двойным преломлением (исландский шпат, кварц, слюда) или при фотографировании предметов из материалов, в которых  двойное преломление возникло вследствие местных внутренних напряжений.
Наиболее употребительными в фотографии являются «поляроидной пленки». Один из сортов этих пленок представляет собой крохотные дихроичные кристаллы, параллельно ориентированные в твердой связующей среде. Имеющиеся сегодня в продаже фильтры делятся на фильтры с линейной и круговой поляризацией. Последние  состоят из «поляроидной пленки»,  и «пластинки в четверть волны».
[Следует заметить, что фильтр дает круговую поляризацию только при одной длине волны, для которой оптическая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами при прохождении через двоякопреломляющую кристаллическую пластинку составляет четверть длины волны. Для других длин волн этот фильтр будет давать эллиптическую поляризацию.]
 Любой свет, отраженный от диэлектрического зеркала, частично поляризован, поэтому вращение фильтра с линейной поляризацией будет приводить к изменению показаний встроенного экспонометра, поскольку свет на чувствительный элемент попадает, как правило, отразившись от нескольких зеркал. Мои эксперименты с аппаратом CANON EOS 50 показали, что при вращении линейного поляризационного фильтра, надетого на объектив камеры направленной на лампу накаливания, значения выдержки менялись на 30%. Вращение фильтра с круговой поляризацией  практически не сказалось на показаниях экспонометрической системы ТТЛ.
Для тех, кто пользуется отдельным экспонометром при съемке, нет никакой необходимости пользоваться фильтром с круговой поляризацией. Вам следует замерить кратность вашего фильтра и вносить соответствующую поправку при съемке. Хотя теоретически идеальный поляризационный светофильтр должен уменьшить интенсивность падающего на него света лишь наполовину, практически его кратность достигает 3,5.
[Вообще говоря, при съемках кристаллов полезно иметь оптическую установку, в которой перед объективом фотоаппарата закреплена пластинка в четверть волны,  а затем линейный анализатор, и они могут  независимо вращаться. В этом случае, вращая пластинку можно превратить эллиптически поляризованный свет в линейно поляризованный, а затем усилить или ослабить блик, вращая линейный анализатор.]
Поляризационные фильтры позволяют выделить и усилить ту, часть изображения , что реально существует и не зависит от используемой оптики. Звездные же фильтры добавляют оптические эффекты, присущие оптической системе. Наиболее близкая аналогия - это взгляд через ресницы, когда Вы зажмуриваете глаза.
Эффект дифракции на всевозможных решетках и сетках, а также преломления света на микропризмах активно используется в фотографии для создания  звездных и ореольных эффектов от наиболее ярких деталей сюжета.  Применяя фильтры с различным числом  линий на миллиметр и ориентацией этих линий, можно получить звезды с любым числом точек вокруг каждой наиболее яркой  детали сюжета. Приставки призматического типа создают лучистый эффект с лучами, содержащими все цвета спектра, расходящимися из одного центра.
Для того, чтобы проиллюстрировать эффекты, вызываемые поляризационными и звездными фильтрами я воспользовался статуэткой жирафа из органического стекла.
Итак, жираф большой, с ним видней.
Жираф был освещен контровым ( примерно под 30 ° к оптической оси объектива фотоаппарата) линейно поляризованным светом от диапроектора Киев 66.
Съемка производилась аппаратом Canon EOS 50 с объективом 28-80 мм. На объектив был навинчен  поляризационный фильтр и к нему крепился компендиум для крепления эффектных фильтров. Как фон использовался черный вельвет. Сперва, вращая поляризационные фильтры, на проекторе и фотоаппарате я добился полного гашения прямого света от источника. Получилось изображение, сформированное деполяризованным на краях за счет рассеяния и в толще за счет двойного лучепреломления вызванного остаточными напряжениями в стекле. Эффект двойного лучепреломления можно усилить приложив нагрузку к статуэтке (положив на нею утюг). Органическое стекло - более интересный материал, чем обычное стекло или хрусталь, поскольку незначительные напряжения вызывают существенную оптическую анизотропию. В этом случае появляется весьма интересный цветной узор. Однако его яркость мала по сравнению с бликами на краях, и запечатлеть его можно, только снимая фрагмент статуэтки. Подобную интерференционную картинку можно наблюдать при съемке  жидких кристаллов под  поляризационным микроскопом.

Снимки микромира в поляризованном свете позволяют получить картины, которым позавидуют художники-абстракционисты.
Вращая поляризатор, можно добиться  необходимой яркости бликов, причем следует заметить, что из за оптической анизотропии напряженного оргстекла эффект будет разным в зависимости от поворота поляризационных фильтров относительно объекта даже если вы вращаете поляризатор и анализатор синхронно. Теперь, добавив дифракционный фильтр, Вы получите радужные штрихи , яркость которых относительно объекта съемке можно регулировать, вращая поляроид. При применении фильтра состоящего из микропризм  за счет дисперсии получается  почти аналогичный результат. Хотя большинство дифракционных фильтров дают цветной блик,  их использование в черно-белой фотографии, мне представляется, позволяет получить более выразительные отпечатки, поскольку есть возможность применять бумагу самого  разного контраста и в большей степени вмешиваться в процесс обработки. Использование звездных фильтров оправдано не только при павильонной съемке, но и при съемке пейзажей с бликующими поверхностями в кадре. Звездные лучи заполняют безнадежно недодержанные участки при съемке льда или мелкой зыби на воде и позволяют заполнить абсолютно черные участки придав им фактуру.

 

Поляризационный фильтр может пригодиться в самых разных ситуациях, и я бы рекомендовал всегда иметь его с собой, что касается звездных фильтров, то каждый сюжет требует своего особого решения и  иметь весь комплект фильтров при съемке на натуре весьма обременительно, тем более, что при  обработке на компьютере эти эффекты могут быть легко смоделированы.

ВЗГЛЯД 
на цифровую 
фотографию