قطبش متقاطع و اهميت آن در عكاسي

نور تاكنون بارها مورد مطالعه قرار گرفته است و بخش‌هاي مختلف آن كشف شده‌؛ اما هنوز انسان در تلاش است ماهيت آن را بيشتر بداند و اطلاعات خود را درباه‌ي اين پديده افزايش بدهد. در گذشته و پيش از مطرح شدن انديشه متخصصينيه الكترومغناطيس در قرن نوزدهم ميلادي، انسان به علت پيداش نور و جنس آن نگاهي فلسفي داشت؛ اما به مرور زمان و با پيشرفت علم، جواب‌هاي منطقي‌تري براي اين پديده مطرح شد.

 نمي‌خواهيم در اين مقاله درباره‌ي ذات نور و علت پيدايش آن صحبت كنيم؛ بلكه قصد داريم به متخصصد يكي از پديده‌هاي جذاب نور به نام قطبش متقاطع (Cross Polarization) در عكاسي بپردازيم.  

براساس مقاله‌ي PetaPixel، قطبش متقاطع روشي است كه با استفاده از دو فيلتر قطبي، يكي در منبع نور و ديگري روي لنز دوربين، براي خلاص شدن از بازتاب‌هاي خاص ناخواسته

نور نوعي تابش الكترومغناطيسي محسوب مي‌شود؛ به اين معني كه از امواج در حال نوسان عمود بر جهت تابش تشكيل شده است. اما اين امواج همسو نيستند. برخي از آن‌ها به بالا و پايين، برخي به چپ و راست و بعضي ديگر به همه‌ي جهات در حال حركت و نوسان هستند. البته اين ويژگي‌ تنها تا زماني صدق مي‌كند كه درحال مطالعه نور قطبيده نباشيم.

امواج نوري پلاريزه همه موازي با يكديگر نوسان دارند؛ به اين معني كه همه در يك صفحه‌ي مشترك هستند. براي ايجاد نور پلاريزه، مي‌توانيم از يك قطبش‌گر (Polarizer) دايره‌اي يا خطي استفاده كنيم كه فقط به نور يك صفحه خاص اجازه عبور مي‌دهد. در اين روش، امواج نوري كه در جهات ديگري قرار دارند منعكس مي‌شوند و نمي‌توانند عبور كنند. دو قطبش‌گر كه عمود بر هم قرار گرفته‌اند اجازه عبور به هيچ نوري نمي‌دهند.

عكس‌هايي كه درادامه آورده شده است، توضيحات بيش‌تري در اختيار شما قرار مي‌دهند:

اين همان اصلي است كه فيلترهاي Variable ND براي مسدود كردن ميزان مختلف نور استفاده مي‌كنند. آن‌ها از فيلترهاي قطبي تشكيل شده‌اند. يكي از آن‌ها ثابت است و فيلتر ديگر مي‌تواند در برابر آن حالت چرخشي داشته باشد. اين چرخش به شكلي انجام مي‌شود كه به‌تدريج نور بيشتر و بيشتري توسط آن‌ها مسدود مي‌شود تا زماني‌كه دو فيلتر عمود بر يكديگر قرار بگيرند؛ در اين حالت تمام نور مسدود مي‌شود.

وقتي نور قطبيده را به سوژه هدايت مي‌كنيم، اين مسئله واقعا جالب مي‌شود. هنگامي كه نور پلاريزه به سطح سوژه برخورد مي‌كند، منعكس و بيشتر آن دوباره به نور پراكنده و غير قطبي تبديل مي‌شود. البته در اين مرحله اجزاي بازتاب خاص هنوز قطبي هستند؛ بنابراين مي‌توان با استفاده از فيلتر قطبش‌گر دوم (CPL) جلوي لنز ما خنثي شوند.

اين فرايند، تصويري بسيار تميز و واضح براي ما به ارمغان مي‌آورد.

حتي اگر فقط يك فيلتر CPL در كيف دوربين داشته باشيد، مي‌توانيد اين كار را در خانه امتحان كنيد. عملكرد نمايشگر LCD به‌گونه‌اي است كه نور قطبي منتشر مي‌كند؛ بنابراين تنها كاري كه لازم است براي مشاهده اثر قطبش متقاطع انجام بدهيد، ايجاد يك فايل خالي ورد يا بارگذاري يك تصوير سفيد است.

البته اين تنها متخصصد جالب قطبش متقاطع نيست. مي‌توانيد براي ايجاد تصاويري مانند آنچه درا دامه مشاهده مي‌كنيد نيز از اين قابليت استفاده كنيد.

يكي از تأثيرات جالب توجه قطبش متقاطع، دوشكستگي (Birefringence) ناميده مي‌شود. همان‌طور كه پيش‌تر گفتيم، قطبش متقاطع يك تكنيك است كه اجازه مي‌دهد بازتاب‌هاي اضافه تصاوير را با استفاده از نور قطبيده حذف كنيد. اما مي‌توان با استفاده از آن كارهاي خلاقانه‌تري نيز انجام داد. براي مثال  مي‌توانيد با استفاده از قطبش متقاطع گراديانت‌‌هاي رنگين كماني بي‌نظيري از سوژه‌هايي مانند پلاستيك، يخ و كريستال‌ها ايجاد كنيد. در بعضي صنايع از اين روش براي انجام كارهاي خاص استفاده مي‌شود؛ اما در عكسبرداري، اين تكنيك به ما اجازه ثبت تصاوير ماكروي خارق‌العاده مي‌دهد.

تصوير فوق ساختار مولكولي يك تكه يخ نازك را نشان مي‌دهد. اينكه اين ساختارها به چه رنگي ديده مي‌شوند به جهت قطبش‌گر جلوي لنز بستگي دارد. عكس زير از انجماد آب روي يك فيلتر قطبي ايجاد شده كه روي يك منبع نور مسطح و يكنواخت قرار گرفته است.

دو فيلتر قطبي كه در فرايند عكسبرداري استفاده شده‌اند، در جهت مخالف يكديگر قرار دارند. اين امر باعث خنثي شدن تمام نور مي‌شود؛ زيرا فيلتر CPL زير يخ، نور ورودي را قطبيده مي‌كند. نور بعد از ورود به يخ، دو بار مي‌شكند و اين مسئله باعث تقسيم پرتوي اصلي به دو اشعه مي‌شود كه با توجه به ضريب شكست، در جهات مختلف حركت مي‌كنند. هر دو اشعه هنوز قطبيده هستند. هنگامي كه يك موج از ديگري عقب مي‌ماند،  هنگام عبور از قطبش‌گر دوم بين دو موج تداخل ايجاد مي‌شود.

به اين پديده دوشكستگي (birefringence) گفته مي‌شود و دليل به وجود آمدن رنگ‌هاي بي‌نظير گرادينت موجود در تصوير بالا همين فرايند است. اينكه رنگ گرادينت به جهت قطبش‌گر‌ها نسبت به يكديگر بستگي دارد. با قطبش‌گر‌هاي خطي بهترين نتيجه حاصل خواهد شد.

براي انجام اين آزمايش در خانه، لازم نيست يك قطبش‌گر اضافه خريداري كنيد و نمايشگر رايانه شما كافي است. همان‌طور كه پيش‌تر اشاره كرديم، نمايشگر LCD مي‌تواند نور قطبيده ساطع كند؛ در نتيجه تنها كاري بايد انجام بدهيد، ايجاد يه صفحه خالي در ورد يا دانلود يك تصوير سفيد است. با داشتن اين امكانات ساده مي‌توانيد اكتشافات خود را در زمينه افكت‌هايي كه مي‌توان توسط پديده دوشكستگي ايجاد كرد در خانه آغاز كنيد. مي‌توانيد يك فيلتر CPL جلوي صفحه رايانه نگه داريد و انواع مسدود شدن نور بسته به زاويه فيلتر را مشاهده كنيد. با استفاده از نمايشگر به‌عنوان منبع نور و يك CPL روي لنز دوربين، مطالعه اثرات دوشكستگي را شروع كنيد.

نه‌تنها سوژه‌هاي نيمه شفافي مانند پلاستيك، يخ يا بلور قادر به توليد رنگ‌هاي جذاب بر اثر قطبش متقاطع هستند، بلكه عنبيه چشم در صورت روشن شدن با نور قطبيده و مشاهده با قطبش‌گر دوم، گراديانت‌هاي رنگي بسيار زيبايي خلق مي‌كند. تصويري كه درادامه مشاهده مي‌كنيد، حاصل تأثير اين پديده روي چشم انسان است.

درادامه مي‌توانيد تنظيمات دوربين و فيلتر استفاده‌شده براي ثبت تصوير اين عنبيه را مشاهده كنيد:

مطمئنا متوجه شده‌ايد كه اين تصوير از يك چشم آبي ثبت شده است. دليل استفاده از اين رنگ چشم تنها به دليل زيبايي بيشتر نيست. چشم‌هاي قهوه‌اي داراي يك لايه ملانين اضافه هستند كه در بالاي عنبيه قرار دارد. هرچه رنگ عنبيه تيره‌تر باشد‌، رنگدانه بيشتري دارد. اين لايه اضافه دليل ديده نشدن چنين گراديانت جذابي در چشمان قهوه‌اي است.

انديشه متخصصين شما متخصصان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران درباره‌ي پديده‌ي جذاب قطبش متقاطع و اثرات جالب آن روي تصاوير چيست؟