Mineralienfotografie - Reflexionen und Polfilter

[Stefan]

Kleine Anmerkung: Ich setze einen Circular Polarisationsfilter von Heliopan vor dem Mikroskop ein. Dieser alleine Bringt aber nur sehr wenig!!!

Erst der gemeinsame Einsatz mit Filterfolien vor den Lichtquellen bringt den gewünschten Effekt. Durch die vorherige Polarisation des Lichtes kann die direkte Reflektion nahezu vollständig eliminiert werden.

Gruß Stefan

[Krizu]

Hallo Stefan,

das macht Sinn. Wenn Du mit dem s- und p-polarisiertem Licht auf eine Fläche gehst, wird nur das s-polarisierte Licht stark reflektiert.
Siehe Grafik: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Frensel-Relexionskoeffizienten_vs_Winkel_DE.svg&filetimestamp=20080529125436

Wenn du per Polfilter vor dem Objekt p-polarisierst, entfällt der Reflex.

Jetzt mal eine Frage: Ist der zirkulare Filter alle grau?
In etwa so? http://www.foto-mueller.at/shop/pd1623528568.html?categoryId=209
Oder wie ein unbeleuchtetetes LCD-Display?

MfG

Frank

Macht es Sinn den Teil hier von den Bildern als eigenen Thread abzutrennen?

[Schluchti]

Mein zirkularer Polfilter von Hoya ist dunkelgrau bis schwarz. Besonders nützlich ist er auch, wenn man ein "schwebendes" Setup auf einer Glasplatte hat. Da kann man die Reflexionen, je nach Beleuchtungsaufbau, ziemlich gut wegfiltern.   

[Thomas Noll]

Hallo,
vielleicht sollte das wirklich ein eigener Thread werden. Von mir wäre die nächste Frage nach Herstellern und Qualität der Filter weil mir da erhebliche Preisunterschiede aufgefallen sind.

Gruß Thomas

[Schluchti]

Ich habe das Thema mal abgetrennt


Recht gute Erfahrungen habe ich mit dem Hoya Circular Pro 1 Digital Polfilter gemacht. Er ist auch weitwinkelgeignet, so dass man ihn universeller einsetzen kann.

[Krizu]

So,

nach einigen Diskussione nhier die Lösung:
http://www.photohomepage.de/fotolexikon_p_polfilter_zirkular.htm

der zirkulare Polfilter ist eine Kombination aus Polfilter udn \lambda-viertel-Platte.

Somit ist die Optik klar und der Fühsiker  ;-) glücklich.

MFG

Frank

[aca]

Bei einem zirkularen Polarisator für Kameras wird
1. zunächst linear polarisiert (eine Schwingungsebene herausgefiltert)
2. dann zirkular polarisiert.

Ein zirkularer Polarisationsfilter macht also beides, sonst könnte man die Reflexe nicht auslöschen.

Da setzt es bei mir aus. Der Reflex ist polarisiert, und zwar bei starken Reflexen linear. Das lineare Licht fällt auf einen linearen Polfilter (deine 1). Also wird es linear durchgelassen und zwar gemäss des Winkels des zwischen der Pol-Ebene des Lichtes und der der Platte (BTW: I ist prop Ehoch2 und E wird durchgelassen - tut nichts zur Sache, aber ein Polfilter nimmt in der Regel 75% des Lichts ;-) ) . Das Ergebnis ist ein linear polarisiertes Licht. Wenn die Einfallspolarisation senkrecht zum Polfilter ist, ist der Reflex weg, ohne zirkulkaren Phasenschubser. Ein zirkulater Filter ändert doch die Intensität nicht mehr. Den kann ich mir doch in deinem Fall sparen!

Siehst du mein Problem?

Klar, ich hätte vielleicht schreiben sollen, woraus ein solcher Filter besteht (nämlich einer Kombination von beidem)
und nicht was er nacheinander tut. Ein reiner zirkularer Polfilter ist wie schon erwähnt farblos, ein linearer grau (lässt idealerweise exakt 50% des Lichtes durch). 
Die Kombination wird ja nur genutzt, damit der Kamera-Sensor nicht kirre wird, weil ja auch in der Kameraoptik die gleichen Gesetze gelten und polarisiertes Licht anders reflektiert/absorbiert wird als zufällig polarisiertes Licht (im Schnitt gleichmässig polarisiert). Ob der Sensor selbst "polarisiert", weiss ich nicht, das wäre natürlich noch blöder.
Da die Phase des Lichtstrahles keine Rolle spielt (leider, sonst wäre die theoretische erreichbare Auflösung höher  ) ,
hilft die zirkulare Polarisation. 

[Krizu]

ein linearer grau (lässt idealerweise exakt 50% des Lichtes durch). 

Nein, falsch:
Die Intensität ist prop zum Quadrat des E-Vektors (Betragsquadrat?). Jetzt wird der E-Vektor zeitlich gemittel halbiert, da eine Polarisation fehlt. Und somit ist E/2*E/2=Ehoch2/4.

Ein guter Polfilter lässt exakt 25% des Lichts=Intensität durch ;-)

MFG

Frank

[aca]

Hmm. Interessante Rechnung. Intensität = Licht.

Aber jetzt verstehe ich endlich, warum alle meine doppelbrechenden Bergkristalle dunkelgrau sind. 
Beim Durchtritt des Lichtstrahls wird dieser in 2 senkrecht zueinander polarisierten Lichtstrahlen aufgespalten, mit jeweils 25% Licht.  Auf der anderen Seite fallen die Lichstrahlen wieder zusammen, macht 50%.
(Ich höre Protest, nein ich muss dann 2 mal 2 mal nehmen     )

Wenn ich einen Einheitsvektor in 2 gleich grosse Vektorenzerlege, wie lang sind dann diese Komponenten?
Antwort: 0,707 ( Halb Wurzel 2 ) und nicht 0,5 
(die Diagonale eines Quadrats mit Seitenlänge 1 hat eine Länge von1.414)

und:
0,707² = 0,5
Passt wunderbar: 50%

Man kann das auch dimensionslos zeigen
Denn irgendwer hat in dem Thread mal was von Superpositionsprinzip geschrieben?

I_senkrecht = Summe aller Intensitäten der senkrecht polarisierten Komponenten im Lichtstrahl
I_waagerecht = Summe aller Intensitäten der waagerecht polarisierten Komponenten im Lichtstrahl

zufällig polarisiert:
I_senkrecht = 1
I_waagerecht = 1
I_total = 1 + 1 = 2

polarisiert:
I_senkrecht = 1
I_waagerecht = 0 (alles rausgefiltert)
I_total = 1 + 0 = 1

1 ist ziemlich genau die Hälfte von 2.
Man kann sich natürlich nach Belieben eine Grösse ausdenken,
die man quasi als "mean square" definiert.
Aber "root mean square" wäre mir lieber.

Aber der Energiegehalt ("Lichtmenge") der beiden Teilstrahlen muss  jeweils 50%
des Energiegehaltes des Ursprungsstrahls betragen.

Bin aber kein Fühsiker 

[Krizu]

Hi,

Dein Fehler ist es in meinen Augen, dass du mit I rechneet. Der Polfilter beiflusst nicht das I sondern das E. In der Formel für die Lichtausbreitung steht

\vec E (t,x) =\vec E*cos(\vec k* \vec x- \omega*t) und I ist in einfachen Dieletrika I prop zu E*E, siehe Definition des Pointing-Vektors.

Das Polardiagramm wird mit dem E-Vektor aufgezogen! I hat keinen Vektor und ist eine skalare Größe.

Deswegen deine Rechnung mit dem E und fertig ;-) qed 

MfG

Frank

[aca]

Mit der Intensität habe ich nicht angefangen, das warst Du 
Nix für ungut.
Es ist egal, dass die Intensität eine skalare Grösse ist.
Wenn sie proportional der Energie des Lichtes sein soll, haben wir ein Problem.
Vorne geht 100% Energie rein, auf der anderen Seite des Kristalls kommt nach deiner Rechnung 50% raus.
Wo bleibt der Rest? Warum ist mein Bergkristall nicht grau?

Franks Welt:
cos 45 = 0,5  (das muss ich aus deinen Rechnungen schliessen)
0,5² = 0,25, je 25% in beiden Strahlen
100% rein, 50% raus

Amirs Welt:
cos 45 = 0,707
0,707² = 0,5 , je 50% in beiden Strahlen
100% rein, 100% raus

Wenn Du aus einem "Lichtbündel" die halbe Energie abzweigst, z.B. durch Polarisation und Aufspaltung in 2 Strahlen, sind die effektiven Amplituden der Feldvektoren, die in die Formel für die Intensität eingehen, nicht halb so gross, sondern nur 0,707 fach so gross.

Wenn Dich das nicht irritiert, dann vielleicht folgendes Zitat:
"Man erhält polarisiertes Licht, wenn man nur einen der beiden Strahlen verwendet. Seine Energie beträgt dann nur noch höchstens 50% der des einfallenden Strahles."
Kuchling, Taschenbuch der Physik.

Amir

[Krizu]

Nein,

Frank Welt: cos(45)*Cos(45)=0.5

Der Quarz absorbiert keine E-Vektor.

Doch Skalar oder Vektor ist die Frage, da drei Richtungen vorliegen.

Rest morgen.

MfG

Frank

[Krizu]

Ok, jetzt mal in Ruhe ;-)

Die Gleichung für die Wellenausbreitung des Lichtes lautet:
vec E(x,t)= vec E*cos(kx-wt).
In den Zeigerdiagrammen wird das E aufgetragen.
Es gilt
I(x,t) prop E(x*t) hoch 2. Also I wird nie negativ und hat KEINE Richtung.
E hat eine Richtugn und kann auch negativ werden.
I kann also keine Information über die Polarisation haben und hat keine Richung oder sonstwas! Ein Skalar halt.
Die Analogie ist beim Strom P prop zu U hoch 2.
Die Wechselwirkung in dielektrischen Medien erfolgt über das elektrische Feld.
Die hier interessanten Kristalle sind solche Medien (keine Metalle).

Ich lass jetzt einen Lichtstahl mit E=1 auf einen Polarisator unter 45° fallen.
Das E-Feld wird in zwei gleiche Anteile zerlegt, aber vektoriell!
Somit wird Ex=0.707*E und Ey=0.707 - und da liegt mein Fehler!

Damit wird I zu 50:50 ;-)

Das einzige was mich noch retten kann, waere der Mittelwert über cos2(phi) also einen kompletten Umlauf machen.
Aber ich bin 99% der Meinung, dass du recht hast  , aber ich denke weiter nach 

MfG + Danke

Frank