Por que os filtros polarizadores funcionam apenas em uma direção?

Então, ontem comprei um filtro polarizador com um mostrador que você pode girar para aumentar / diminuir o efeito de polarização e montar diretamente na lente. Eu também tenho um filtro polarizador antigo que você montou em um suporte de filtro retangular. Por coincidência, estou fazendo polarização em física na escola no momento, então entenda os conceitos.

Entendendo que a tela do meu telefone emitia luz polarizada, você poderia girar meu filtro antigo na frente da tela e vê-lo passar do claro para o escuro, depois da luz para o escuro, etc ... Funcionou nos dois sentidos, por isso, se eu inverter meu filtrar, o efeito seria o mesmo. Então, eu experimento com meu novo filtro e começo a girá-lo - o efeito é o mesmo que o antigo, como esperado. No entanto, se eu invertê-lo, o efeito não era um aumento / diminuição do brilho, na verdade, fazia a tela passar de quente para fria, depois volta para quente e depois para esfriar à medida que você a girava (por exemplo, laranja para azul).

Não entendo por que isso acontece - certamente deve funcionar nos dois sentidos, como no meu filtro mais antigo?

Meu telefone é um Samsung Galaxy S8, por isso possui um display Super AMOLED.

Você provavelmente está comparando um polarizador linear com um polarizador circular. O polarizador linear é um filtro básico que apenas passa ondas de luz polarizadas em uma direção específica. Isso funciona de maneira inversa e você pode combinar dois deles para produzir um filtro de densidade variável - girando o segundo polarizador, ele passa a maior parte da luz quando as direções de polarização são as mesmas e uma quantidade mínima quando as direções de polarização estão em 90 graus um para o outro.

Muitos filtros polarizadores mais antigos eram lineares - e isso soa como o seu filtro retangular.

Mas também há um efeito polarizador quando a luz reflete o vidro ou a água em um ângulo (quanto varia com o ângulo). - é por isso que girar um polarizador costuma reduzir os reflexos da água ou do vidro.

Infelizmente, isso pode causar problemas quando ocorre nos sistemas de medição / AF de uma câmera. Assim, os fabricantes tiveram a ideia de polarizadores circulares - estes são mais caros que os polarizadores lineares simples e combinam um polarizador linear (na frente) com uma segunda camada que converte a luz polarizada linearmente em luz polarizada circular - o que não sofrem com o efeito de reflexão. Mas isso significa que eles funcionam apenas como polarizadores lineares de uma maneira. (Para detalhes de como a segunda camada - uma placa de quarto de onda - funciona, consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Waveplate ).

O efeito de mudança de cor é provavelmente semelhante ao usado em microscópios geológicos, onde pode ser usado para ajudar a identificar materiais em amostras de rochas em fatias finas.

A câmera digital possui automação esportiva que ajusta a exposição e o foco. Esses mecanismos provavelmente dependem de espelhos semi-prateados. Eles funcionam como óculos de sol espelhados; eles passam alguma luz e refletem o restante. Quando você monta um filtro polarizador, isso pode prejudicar a eficácia dessa maravilhosa automação. Como a montagem de um filtro polarizador geralmente é desejável, precisamos de um que não cause danos.

O filtro polarizador que usamos é na verdade dois filtros juntos. O filtro frontal é uma tela linear de polarização comum. Este faz o trabalho. Atenua reflexões, reduz a névoa e aumenta a saturação. Por escurecer o céu azul, as nuvens brancas se destacam em um relevo arrojado. Portanto, é o filtro inicial que faz a ação.

Atrás da tela de polarização está montado um segundo filtro chamado retardador. Este filtro efetivamente despolariza a luz. Esse filtro sanduíche agora é chamado de polarizador circular. Tudo bem, porque as ações da tela de polarização inicial não são prejudicadas e a automação da câmera também não. Se você virar esse polarizador “circular”, você reduzirá efetivamente sua capacidade de polarizar a luz.

A propósito, os primeiros cientistas que trabalham com materiais que polarizaram a luz assumiram falsamente que a luz tinha um componente + e -, algo como um ímã tem os pólos norte e sul. Eles assumiram que o filtro de alguma forma dividia a luz em feixes de luz positivos e negativos (polarizados). Isso foi provado falso, mas o nome polarização ficou preso.

A maioria concorda que o filtro polarizador é um filtro obrigatório.

Os polarizadores são divertidos e exibem efeitos da mecânica quântica que podem confundir as pessoas. A luz e todas as ondas eletromagnéticas podem ser consideradas como tendo duas partes, uma com um quarto de onda atrás da outra. Se as duas partes tiverem seus campos elétricos alinhados, teremos uma polarização linear (e há muitas direções de alinhamento). Se a segunda parte virou para o lado, o efeito geral da onda gira em hélice (espiral). O filtro antigo seleciona apenas as ondas alinhadas, enquanto os novos filtros selecionam as que estão dispostas em hélice (com uma direção de giro específica).

Muitas pessoas pensam que o estado linear alinhado é um 'estado quântico' (ou seja, contável), enquanto na realidade (quântica) são apenas os dois estados espirais da polarização circular esquerda e direita que são estados contáveis ​​distintos.

Para um teste divertido, faça três polarizadores lineares (por exemplo, óculos de sol polarizados em uma loja). O primeiro conjunto na direção normal 'up', o segundo conjunto em ângulos retos (transversalmente) e observar que nenhuma luz passa. Agora adicione o terceiro a 45 ° na parte de trás - ainda nada, mas agora coloque o terceiro polarizador no meio - Observe o que acontece e pergunte-se por que! (A polarização linear não é um estado quântico.) Veja este vídeo MinutePhysics para uma demonstração .

O uso de polarizadores lineares na criptografia quântica pode induzir as pessoas a pensar que violaram as leis da probabilidade (veja o Teorema de Bell), quando na verdade é apenas que o cálculo da probabilidade é feito em um círculo e não em um quadrado (aqueles polarizadores lineares de 45 ° não são uma seleção clássica de 50:50!)

Existem 3 tipos de filtros polarizadores sobre:

• 1st Linea (para câmeras de filme com foco manual).
• 2ª Circular (Para câmeras manuais de filme focal) e
• 3ª Circular (para DSLRs e câmeras de foco automático geral que contêm ambos para não perturbar os componentes de foco e / ou exposição).

Infelizmente, alguns fabricantes não entendem nada sobre eles, e é por isso que sua polarização circular foi montada em um painel rotativo quando não faz sentido girá-lo.

Você precisa ter um componente linear no filtro polarizador circular se estiver usando uma câmera DSLR ou de foco automático.

Então é melhor fazer o truque na tela do telefone antes de comprar o filtro. Dessa forma, você pode pelo menos dizer que ele possui um componente linear, mesmo que diga CPL ao lado.