Polarizzatore
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Un polarizzatore o filtro polarizzante è un filtro che blocca la radiazione elettromagnetica a seconda dalla sua polarizzazione. Sono spesso composti di materiali come Polaroid e hanno ampie applicazioni in vari campi quali l'optoelettronica, la fotografia, le analisi di laboratorio, ecc.
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[modifica] Principio di funzionamento e caratteristiche
Il filtro è composto da lamelle spaziate tra loro dell'ordine della lunghezza d'onda della luce incidente le quali impediscono o smorzano l'oscillazione del campo elettrico della luce non parallela al loro asse di polarizzazione.
Ad esempio, la riflessione, specialmente per l'acqua e le superfici bagnate, è parzialmente polarizzata, e parte di questa luce riflessa viene bloccata, consentendo ad esempio ad un pescatore di vedere oltre la superficie dell'acqua.
Due filtri polarizzatori sovrapposti e orientati a 90 gradi l'uno rispetto all'altro danno un effetto di quasi totale oscuramento.
Esistono anche altri dispositivi ottici che producono luce polarizzata linearmente, come ad esempio le finestre di Brewster utilizzate nei laser.
Se un fascio di luce attraversa un filtro polarizzante l'intensità luminosa viene smorzata secondo la legge di Malus I = I0cos2θi, dove I0 è l'intensità della luce entrante, I l'intensità della luce uscente e θ è l'angolo tra le due direzioni di polarizzazione: in entrata e in uscita dal filtro.
Come conseguenza se l'angolo θ è di 90° la luce viene completamente assorbita, se è di 0° attraversa totalmente il filtro. Su questo principio si basano gli schermi a cristalli lquidi.
Per ottenere luce polarizzata circolarmente di solito si procede trattando un fascio già polarizzato linearmente con un dispositivo ottico adatto. I più diffusi sono le lamine λ / 4, cioè uno strato di materiale ottico non omogeneo che presenta due indici di rifrazione diversi lungo due direzioni ortogonali. Il materiale deve avere uno spessore d che rispetta l'equazione d = λ / 4Δn, dove λ è la lunghezza d'onda della radiazione nel vuoto e Δn la differenza tra l'indice di riflessione massimo e il minimo.
[modifica] Applicazioni in fotografia
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| A sinistra foto senza filtro polarizzatore, a destra con filtro polarizzatore. |
Il filtro polarizzatore impedisce il passaggio delle onde luminose riflesse dall'acqua o da altre superfici. Grazie a questa proprietà è possibile restituire la trasparenza ad un corso d'acqua illuminato dal sole, che altrimenti apparirebbe bianco o molto chiaro a causa della riflessione della luce. Allo stesso modo, il cielo viene reso più terso e saturo bloccando la luce riflessa del vapore acqueo presente nell'aria. Per massimizzare l'effetto, si deve inquadrare avendo il sole di lato.
Il filtro vero e proprio è quasi sempre alloggiato all'interno di un supporto girevole che tramite una ghiera permette di orientare a piacimento il piano di polarizzazione per ottenere l'effetto desiderato.
I filtri polarizzati per fotografia sono disponibili di due tipologie:
- lineare: spesso indicato con la sigla PL
- circolare: indicato con la sigla C-PL, PL-CIR o CPL
L'effetto in fotografia di questi due tipi di filtro è identico. La differenza tra i due sta nel fatto che il filtro circolare, dopo aver polarizzato la luce selezionando un piano di polarizzazione preferenziale, la depolarizza nuovamente. Questo permette ai sensori autofocus delle moderne macchine fotografiche, sensibili al piano di polarizzazione della luce che li colpisce, di funzionare correttamente.
Anche la luce del cielo è polarizzata, e vengono utilizzati filtri polarizzatori per scurire il colore del cielo senza però aggiungere altri colori agli altri oggetti, o anche nelle fotografie bianco-nero per controllare la riflessione degli oggetti e dell'acqua.
Un altro utilizzo, seppur meno comune, è quello di sovrapporre due filtri polarizzati: facendoli ruotare l'uno rispetto all'altro si ottiene un filtro quasi neutro di intensità regolabile.
[modifica] Applicazioni in elettronica e optoelettronica
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