Kristályok polárfényben

Tanultam pár új szót, legalább lesz amit elfelejteni, s nem kell a régi szavaimtól megválni: optikai izoméria, optikai kiralitás.

Izlandi pát (kalcit) és hegyikristály (kvarc). 

Például a kalcit törésmutatója 590 nanométereken. 1,65 és 1,486 között változhat (ordinary- extraordinary sugarak), annak függvényében, hogy a kristály főtengelyét milyen szögben találja - ezért kettőstörő, és ezért van az, hogy a kristályt körbeforgatva kettéválik az alatta levő kép, körbejárja a rendes sugár képét, majd újra összeállnak. 

Forrás

Érdekes tologatós szimulátorral érthető meg, hogy a kristály két egymásra merőleges polárszűrő között mikor és hogyan engedi át a fényt. A retardation platet ne felejtsd el bekapcsolni :)

Ez meg a saját kísérletünk, itt a CPL-en egy kalcitkristály látható, amint körbeforgatjuk szűrőstől (a fényképezőgépen levő PL nem forgott). Hát pont nem olyan, mint a szimulátoron. Ott a kristály színe változott, itt meg a szűrő színe. Lehet, ha a retardation plate nem negyedfázisú? Hát nekünk meg nincs más itthon. 

Mindenféle kvarc-kristályok

NaCl kristály (balról), Piezo-házinövesztésű kristály

Borkősav kristály

Van a borkősav (E334 - tartaric acid),  ezt sikerült vásárolni, mert összezavart a rengeteg hülye elnevezés, amikor a piezo-kísérleteket csináltuk.  Ez állítólag királis vegyület, egyetlen kis pontban mintha talán, de amúgy nem feltűnő. Kinagyítva:

Itt egy polariszkópos videó, ami nem segít megérteni a topikot, de segít megérezni annak mélységét. És végezetül, miután a karamell polarizációs fotójával is becsődöltünk (egyáltalán nem csavargatja a színeket, viszont finom), megpróbálkoztunk még a C-vitamin polarizált képével is. Ehhez C-vitamin oldatot készítettünk, sok alkoholban, ami ugyan nem nagyon oldja a cuccot, viszont gyorsan párolog, plusz vékonyabb réteget is lehet vele felvinni az üveglemezre, mivel a felületi feszültség ellensége. Na mindegy, a Nikonra rágyúrtuk a makro-kihuzatot, a kitobjektívet, arra meg a Raynoxot, de azzal is csak egy ilyen képre futotta. talán majd ha lesz egy normális mikroszkópunk. 

Cirkuláris polárszűrő

Az analógiák segíthetnek a megértésben, de gátolhatják is a további megismerést. Például ha a polarizáltságot és a lineáris polárszűrőt laskaszűrőként képzeljük el... Sokáig azt is hittük (és ezért veszélyes a nemtudás, mert megalapozatlan hiteket eredményez), hogy a cirkuláris polárszűrő csak simán összeborzolja körbe, minden irányba a síkban polarizált fényt, hogy... na miért is? ...hát mert a fényképezőgép izés... fáziskeresős autófókusza, vagy mije, valamiért nem szereti a lineárisan polarizált fényt. Aszta, máris mennyi nemtudás van itt, nem igaz? 

Hazudnánk, ha azt állítanánk, hogy az elektromos és mágneses mezőben oszcilláló fényt értjük, de ezek elfogadása nélkül nem jutunk közelebb a témához. Azt olvastuk, hogy a cirkuláris polarizáltság állítólag az elliptikus polarizáltság speciális esete, vagyis az az esete, amikor az egymásra merőleges két komponens értéke egyforma (csak éppen negyedfázis eltolásban vannak), a másik speciális eset, amikor az egyik komponens értéke pont nulla, ez a lineáris polarizáltság (van itt némi rokonság az oszcilloszkópon rajzolt körrel, meg a ferde vonalakkal). Ezt leírás alapján tutti nem lehet megérteni. Eddig ez a videó tetszett a legjobban, ami a negyedhullámhosszról szólt. Ez meg egy másik remek videó. 

wiki 

Na tessék. És rosszul van felírva a polaritás iránya a wiki ábrájára is, mert nem menetirányban nézzük, hanem szemből, hogy jobbra, vagy balra cirkuláris valami. Valahogy így.

Forrás

Röviden: a különféle anyagokban a fény sebessége különböző lehet, pl. vízben lassúbb, mint a levegőben, a gyémántban még lassúbb, stb. Aztán vannak olyan anyagok, amelyeken a fény többféle sebességgel is áthaladhat, attól függően, hogy milyen szögben teszi azt. Na, ilyenből csinálják a fázis-szűrőket, mert van egy egymásra merőleges lassú és egy gyorsabb áthaladási síkja.

A negyedfázis-szűrő olyan cucc, amiben az egyik síkban pont annyival lassúbb a fény, hogy kilépéskor a másik (gyors) síkhoz képest 90 fok (negyed fázis) lemaradása lesz. Ha az ilyen szűrőbe lineárisan polarizált fényt vezetünk és annak síkja pontosan megegyezik a lassú, vagy a gyors síkkal, akkor nagy dolog nem fog történni, átmegy a fény és ugyanúgy síkban polarizált marad. Ha a lemaradás 180 fok, vagyis félfázis-szűrőnk van, akkor a belépő polarizált fényt 90 fokban elforgatva szintén lineárisan polarizáltan adja ki túloldalt.

Cirkuláris polárszűrőkbe a negyedfázis-szűrőt 45 fokban elforgatva szokták betenni (a polarizált fény síkjához képest) ettől eltérő szög esetén nem cirkulárisan, hanem valamennyire elliptikusan polarizált fényt kapunk. Viszont 45 fok esetén a lassú és gyors síkokban az amplitúdó megegyezik, a kijövő hullám körben polarizált lesz. 

Forrás: wiki

Ez lehet az óra járásával megegyező, vagy fordított, attól függően, hogy a lineáris polarizációs síkra -45, vagy +45 fokban következik a negyedfázis-szűrő. A körkörösen polarizált fény irányát (órajárás, vagy azzal ellentétes) a félhullámhossz-szűrővel is meg lehet fordítani. Sajnos nem áll módunkban a negyedfázis-szűrő szögével játszani, mert a CPL-be fixen be van építve, külön ilyen szűrőt meg nem fogunk venni, amikor még a kínai is drágán méri a fóliás kiszerelést (negyed-, fél-, egész fázis), aminek a minőségével vannak kétségeink. 

Azt olvassuk, hogy csak transzverzális hullám lehet polarizált, tehát a hang például nem, legalább ennyivel egyszerűbb az akusztika, most mondd meg, egyik füledre húznál egyféle polarizált fülest, a másikra 90 fokban elforgatottat és máris mennyivel bonyolultabb lehetne a dolby-surround, mintha nem lenne így is eléggé az. Vajon ha a síklátásból a polárszemüveggel lehet térlátást csinálni, akkor a térhallásból a polárfülessel lehetne négydimenziós hallást csinálni? Végig se bírjuk követni ezt a scifit, de a hang nem polarizálható és kész. De például a gitár húrja tud polarizált lenni... Hmmm.

Felmerült bennünk a kérdés, hogy a CPL több fényt vesz e el a plusz negyedfázis szűrő miatt, mint a sima PL. Futólagos méréseink ezt nem támasztották alá. Az világos, hogy az ideális polárszűrőnél, ami a fény felét, tehát egyetlen fényértéket kellene elcsaljon, kicsivel több fényerőt vesznek el a valóságos szűrők. De a fényképezőgép mérési hibahatárán táncolva, különféle fényforrásokkal hol a PL, hol a CPL nyelt el több fényt. Ennek nagyságrendje 1,3-1,6 FÉ között mozgott. 

Azt is olvastuk, hogy a negyedfázis-szűrő a cirkulárisan polarizált fényből újra lineárisan polarizált fényt csinál. (két negyedfázis kiad egy félfázis szűrőt) Azonban nem elég ha szembefordítunk két cirkuláris polárszűrőt, a negyedfázis fólia ugyanis rá van izélve a polárszűrőre, csak vele együtt mozgatható, tehát nem tudjuk elcsavarni, külön csak a lineáris polárszűrőt a rendszerben. És ezt látjuk. 

Két, belső felével összefordított CPL egymáson elforgatva.

A durva elszíneződés a valóságban a zöld és magenta között változik a forgatással, egyetlen CPL+PL viszont a kék és az aranysárga között szokta átengedni a fényt. 

Két negyedfázis-szűrő felével összefordított CPL. 

És ez a színhatás oda vezetett, hogy megtudtuk azt is (ami nélkül eddig is lehetett élni), hogy létezik varicolor polárszűrő is. Eddig csak a Gold-n-Blue szűrőről hallottunk, ami nagy királyság lehet és kellene ugyan, de egy gyengébb fényképezőgép ára, viszont vannak más (pl. kék-piros) polarizációs szűrők is, ezek ára bár elviselhetőbb, de azért még mindig vaskos. Hát ez pont olyan, mint a két összefordított CPL. 

ICE-ICE birefringence

Azt már Jégtörő Mátyás is tudta, ejsze, hogy a jég kettőstörő. Persze nem úgy, hogy kétszer törik be alattunk. Az optikai kettőstörést próbáljuk lefényképezni. Két polárszűrő és  egy nagyon vékony (pár mm vastag) jéglemez kell hozzá. Mi a fagyasztóba tettünk egy üveglapot és arra fecskendeztünk kevés vizet.  Polarizált fénnyel átvilágítottuk, a másik polárszűrő meg a kamerán volt. 

Polarizált megvilágításnak egy ledes rajztáblát használtunk és rajta egy régi monitorról lenyúzott polárfóliát. Sajnos ezek a fóliák ragacsosak, és sok port magukra is szednek, szóval ha igényes munkát akarsz, akkor érdemes venni egy tiszta por- és karcmentes fóliát. 

Itt találsz bővebb leírást, és további érdekes linkeket. Ebben a videóban a fickó a vízparton keres vékony jégrétegeket, és csak egy polárszűrőt használ a gépen, aztán otthon ugyanúgy két polárszűrő között fotózza az üveglapra fagyasztott cuccot. Itt meg a víz fagyása figyelhető meg ugyancsak polarizált fényben.

Cirkuláris Gond N Blue

 Régebben, egy varió-ND kísérletünk kapcsán szóvá tettük, hogy a kínai CPL durván elszínezi a képet. Egy másik kísérletezés kapcsán ez a jelenség ráébresztett arra, hogy ez az elszíneződés nem (csak) a kínai minőség sara, hanem tévedtünk és ez a jelenség a fizika miatt van. Ugyanis, ha két egymásra zárt polárszűrő közé királis (optikailag aktív) cuccokat teszel, akkor mégiscsak átjut fény ezen a zárt kapun, mert a polarizáltsága valamennyire cirkulárissá válik. Egyes anyagok a látható spektrum különböző hullámhosszait kevésbé, vagy jobban megcsavarják, így az átjutó fény színes lehet. Itt például két olcsó kínai CPL szűrőnek a két állását látjuk (90 fok). Egyáltalán nem egyforma a kettő.

A jobboldali sokkal durvábban színez, viszont az is látszik, hogy a felülete sem egyenletes, a negyedfázis szűrőn két oldalt valamiféle optikai feszültség látszik. 

A hiba, ha egyáltalán ez hibaz, kimaxolható, de ezt a szivárványos felvételt még régebb készítettük,  jóisten se tudja, hogyan kombináltuk egymásra a szűrőket.  

Még a polárszűrős infraáteresztés kapcsán felmerült bennünk és rövid keresgélés után alátámasztódni látszik, hogy a csudi és méregdrága Gond N Blue szűrő nem más, mint két polárszűrő. A téma felé esőnek kell cirkulárisnak lennie, így a negyedhullám szűrő (ami a cirkuláris polárszűrő hátulján van) a két polárszűrő közé kerül. És lám mi is meg tudjuk ezt csinálni. 90 fokban körbeforgatott CPL egy PL-en keresztül fényképezve:

A házigyártású Gold and Blue szűrőnk meg ezt tudja.

Szegény ember hőkamerája és a fekete testek ragyogása

Hőkamera alatt sok mindent lehet érteni, de leginkább azt az eszközt értjük alatta, amivel azt lehet lefotózni, hogyan szökik a meleg az ereszen. Vagyis a mérési tartományában benne van az olyan hétköznapi meteorológiai hőmérséklettartomány, mint például a téli -20 és a nyári 40C is. Vagy meg lehet figyelni az elektronika forrósodását, amihez már több száz Celsiust sem árt mérni. A hőkamera nem olcsó dolog. Na jó, van ami elég olcsó, ez -40 és +300C között mér, de mi ennyit sem akarunk adni ezért a hülyeségért.

Ha a hőmérséklet mérését nem képezik le szivárványos képnek, csak kiírják számmal, akkor sima hőmérőről beszélünk, például olyanról, amiből a kínaiak millió számra adtak el a Covid alatt, és amivel olyan hőmérsékletet tudtál mérni magadnak, amilyet csak akartál. De hasonlóan működnek az érintésmentes pyrométerek is, amit már a hőkamera tizedéért is lehet venni, és ennek -50 és 380C között van a mérési tartománya. 

A mérés a kisugárzott infra alapján történik, ugyanis állítólag minden sugárzik, ami nem abszolút nulla fokos. Sugárzik a szoba hőmérsékletű vasaló, de sugárzik a forró vasaló is. Emberi szem számára nincs is közöttük semmi különbség (csak a fogásuk más). Sugárzik a lázas kisgyerek, sugárzik minden. Infrára azt mondják, hogy az a sugárzás, aminek 700nm és 1mm között van a hullámhossza. Ebből a hotmirrortalanított digitkamera úgy 1000 nanométerig lát, hiszen azt olvastuk, hogy az ennél hosszabb hullámok már annyira mélyen behatolnak a szilíciumba, hogy gyakorlatilag túloldalt kijönnek, vagyis a szenzor hosszabb hullámok számára kezd átlátszóvá válni. Tehát digitális kamerával tutti nem fogjuk megmérni a lázunkat, viszont van egy olyan zóna, ahol már szinte látható spektrumban izzani kezdenek a cuccok, de még éppen nem. 

A forrasztó hegye tipikusan 475-700K között lehet (200-400C). Ezeken a hőmérsékleteken még egyáltalán nem látszik, hogy felizzana, de a Sony képe mutatja, hogy jobb ha nem fogod meg. 

A gázégőn melegített csupor is valami ilyesmi hőmérsékletű lehet, sötétben egyáltalán nem észlelhető, hogy sugározna, viszont infrában világít a gázrózsa és a csupor alja is (természetesen a képen nem ég a gáz, tehát itt csak az infrát látjuk, de már volt róla szó, hogy a Sony kék pixelei is jelentősen látják az infrát, innen a kékes derengés). 

Forrás