قطبش متقاطع و اهمیت آن در عکاسی

نور تاکنون بارها مورد بررسی قرار گرفته است و بخش‌های مختلف آن کشف شده‌؛ اما هنوز انسان در تلاش است ماهیت آن را بیشتر بداند و اطلاعات خود را درباه‌ی این پدیده افزایش بدهد. در گذشته و پیش از مطرح شدن نظریه الکترومغناطیس در قرن نوزدهم میلادی، انسان به علت پیداش نور و جنس آن نگاهی فلسفی داشت؛ اما به مرور زمان و با پیشرفت علم، جواب‌های منطقی‌تری برای این پدیده مطرح شد.

 نمی‌خواهیم در این مقاله درباره‌ی ذات نور و علت پیدایش آن صحبت کنیم؛ بلکه قصد داریم به کاربرد یکی از پدیده‌های جذاب نور به نام قطبش متقاطع (Cross Polarization) در عکاسی بپردازیم.  

براساس مقاله‌ی PetaPixel، قطبش متقاطع روشی است که با استفاده از دو فیلتر قطبی، یکی در منبع نور و دیگری روی لنز دوربین، برای خلاص شدن از بازتاب‌های خاص ناخواسته انجام می‌شود.

نور نوعی تابش الکترومغناطیسی محسوب می‌شود؛ به این معنی که از امواج در حال نوسان عمود بر جهت تابش تشکیل شده است. اما این امواج همسو نیستند. برخی از آن‌ها به بالا و پایین، برخی به چپ و راست و بعضی دیگر به همه‌ی جهات در حال حرکت و نوسان هستند. البته این ویژگی‌ تنها تا زمانی صدق می‌کند که درحال بررسی نور قطبیده نباشیم.

امواج نوری پلاریزه همه موازی با یکدیگر نوسان دارند؛ به این معنی که همه در یک صفحه‌ی مشترک هستند. برای ایجاد نور پلاریزه، می‌توانیم از یک قطبش‌گر (Polarizer) دایره‌ای یا خطی استفاده کنیم که فقط به نور یک صفحه خاص اجازه عبور می‌دهد. در این روش، امواج نوری که در جهات دیگری قرار دارند منعکس می‌شوند و نمی‌توانند عبور کنند. دو قطبش‌گر که عمود بر هم قرار گرفته‌اند اجازه عبور به هیچ نوری نمی‌دهند.

عکس‌هایی که درادامه آورده شده است، توضیحات بیش‌تری در اختیار شما قرار می‌دهند:

این همان اصلی است که فیلترهای Variable ND برای مسدود کردن میزان مختلف نور استفاده می‌کنند. آن‌ها از فیلترهای قطبی تشکیل شده‌اند. یکی از آن‌ها ثابت است و فیلتر دیگر می‌تواند در برابر آن حالت چرخشی داشته باشد. این چرخش به شکلی انجام می‌شود که به‌تدریج نور بیشتر و بیشتری توسط آن‌ها مسدود می‌شود تا زمانی‌که دو فیلتر عمود بر یکدیگر قرار بگیرند؛ در این حالت تمام نور مسدود می‌شود.

وقتی نور قطبیده را به سوژه هدایت می‌کنیم، این مسئله واقعا جالب می‌شود. هنگامی که نور پلاریزه به سطح سوژه برخورد می‌کند، منعکس و بیشتر آن دوباره به نور پراکنده و غیر قطبی تبدیل می‌شود. البته در این مرحله اجزای بازتاب خاص هنوز قطبی هستند؛ بنابراین می‌توان با استفاده از فیلتر قطبش‌گر دوم (CPL) جلوی لنز ما خنثی شوند.

این فرایند، تصویری بسیار تمیز و واضح برای ما به ارمغان می‌آورد.

حتی اگر فقط یک فیلتر CPL در کیف دوربین داشته باشید، می‌توانید این کار را در خانه امتحان کنید. عملکرد نمایشگر LCD به‌گونه‌ای است که نور قطبی منتشر می‌کند؛ بنابراین تنها کاری که لازم است برای مشاهده اثر قطبش متقاطع انجام بدهید، ایجاد یک فایل خالی ورد یا بارگذاری یک تصویر سفید است.

البته این تنها کاربرد جالب قطبش متقاطع نیست. می‌توانید برای ایجاد تصاویری مانند آنچه درا دامه مشاهده می‌کنید نیز از این قابلیت استفاده کنید.

یکی از تأثیرات جالب توجه قطبش متقاطع، دوشکستگی (Birefringence) نامیده می‌شود. همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، قطبش متقاطع یک تکنیک است که اجازه می‌دهد بازتاب‌های اضافه تصاویر را با استفاده از نور قطبیده حذف کنید. اما می‌توان با استفاده از آن کارهای خلاقانه‌تری نیز انجام داد. برای مثال  می‌توانید با استفاده از قطبش متقاطع گرادیانت‌‌های رنگین کمانی بی‌نظیری از سوژه‌هایی مانند پلاستیک، یخ و کریستال‌ها ایجاد کنید. در بعضی صنایع از این روش برای انجام کارهای خاص استفاده می‌شود؛ اما در عکسبرداری، این تکنیک به ما اجازه ثبت تصاویر ماکروی خارق‌العاده می‌دهد.

تصویر فوق ساختار مولکولی یک تکه یخ نازک را نشان می‌دهد. اینکه این ساختارها به چه رنگی دیده می‌شوند به جهت قطبش‌گر جلوی لنز بستگی دارد. عکس زیر از انجماد آب روی یک فیلتر قطبی ایجاد شده که روی یک منبع نور مسطح و یکنواخت قرار گرفته است.

دو فیلتر قطبی که در فرایند عکسبرداری استفاده شده‌اند، در جهت مخالف یکدیگر قرار دارند. این امر باعث خنثی شدن تمام نور می‌شود؛ زیرا فیلتر CPL زیر یخ، نور ورودی را قطبیده می‌کند. نور بعد از ورود به یخ، دو بار می‌شکند و این مسئله باعث تقسیم پرتوی اصلی به دو اشعه می‌شود که با توجه به ضریب شکست، در جهات مختلف حرکت می‌کنند. هر دو اشعه هنوز قطبیده هستند. هنگامی که یک موج از دیگری عقب می‌ماند،  هنگام عبور از قطبش‌گر دوم بین دو موج تداخل ایجاد می‌شود.

به این پدیده دوشکستگی (birefringence) گفته می‌شود و دلیل به وجود آمدن رنگ‌های بی‌نظیر گرادینت موجود در تصویر بالا همین فرایند است. اینکه رنگ گرادینت به جهت قطبش‌گر‌ها نسبت به یکدیگر بستگی دارد. با قطبش‌گر‌های خطی بهترین نتیجه حاصل خواهد شد.

برای انجام این آزمایش در خانه، لازم نیست یک قطبش‌گر اضافه خریداری کنید و نمایشگر رایانه شما کافی است. همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، نمایشگر LCD می‌تواند نور قطبیده ساطع کند؛ در نتیجه تنها کاری باید انجام بدهید، ایجاد یه صفحه خالی در ورد یا دانلود یک تصویر سفید است. با داشتن این امکانات ساده می‌توانید اکتشافات خود را در زمینه افکت‌هایی که می‌توان توسط پدیده دوشکستگی ایجاد کرد در خانه آغاز کنید. می‌توانید یک فیلتر CPL جلوی صفحه رایانه نگه دارید و انواع مسدود شدن نور بسته به زاویه فیلتر را مشاهده کنید. با استفاده از نمایشگر به‌عنوان منبع نور و یک CPL روی لنز دوربین، بررسی اثرات دوشکستگی را شروع کنید.

نه‌تنها سوژه‌های نیمه شفافی مانند پلاستیک، یخ یا بلور قادر به تولید رنگ‌های جذاب بر اثر قطبش متقاطع هستند، بلکه عنبیه چشم در صورت روشن شدن با نور قطبیده و مشاهده با قطبش‌گر دوم، گرادیانت‌های رنگی بسیار زیبایی خلق می‌کند. تصویری که درادامه مشاهده می‌کنید، حاصل تأثیر این پدیده روی چشم انسان است.

درادامه می‌توانید تنظیمات دوربین و فیلتر استفاده‌شده برای ثبت تصویر این عنبیه را مشاهده کنید:

مطمئنا متوجه شده‌اید که این تصویر از یک چشم آبی ثبت شده است. دلیل استفاده از این رنگ چشم تنها به دلیل زیبایی بیشتر نیست. چشم‌های قهوه‌ای دارای یک لایه ملانین اضافه هستند که در بالای عنبیه قرار دارد. هرچه رنگ عنبیه تیره‌تر باشد‌، رنگدانه بیشتری دارد. این لایه اضافه دلیل دیده نشدن چنین گرادیانت جذابی در چشمان قهوه‌ای است.

نظر شما کاربران زومیت درباره‌ی پدیده‌ی جذاب قطبش متقاطع و اثرات جالب آن روی تصاویر چیست؟