¿Por qué la luz reflejada por la superficie del metal no está polarizada?
Figura 1: Principio del polarizador (Fuente: Polarización)
Existen dos tipos de polarizadores para fotografía, uno es polarizador lineal y el otro es CPL (¿circular? ¿Polarización? Luz) -polarizador circular. Los principios de estos dos polarizadores se pueden explicar en la Figura 1. Debido a que este artículo se centra en la luz reflejada por el metal, no ampliaré las diferencias entre estos dos tipos de polarizadores. Solo hablaré de un párrafo de Wikipedia:
Hay dos tipos de polarizadores: polarizador lineal (. PL) y polarizador circular (filtro CPL). Las cámaras más antiguas suelen utilizar polarizadores lineales, pero no se pueden utilizar con cámaras DSLR debido a los espejos y los espectrómetros de luz/focales. Los polarizadores circulares se pueden utilizar en cualquier tipo de cámara. (Fuente: Ticket Dealer)
Ahora hablemos de la diferencia entre el reflejo del metal y el reflejo del “plano general” (vidrio, agua, madera). La Figura 2 es el diagrama de reflexión de la luz que todos han visto en la escuela secundaria. Pero a esta imagen se le añade algo: ¿la luz incidente? La luz polarizada (luz no polarizada) en cualquier dirección se puede descomponer en una parte que oscila paralela a la superficie reflectante (gris) y una parte que oscila perpendicular a la superficie reflectante.
Figura 2: Reflexión de la luz (Fuente: ver notas)
La Figura 2 puede describir si un haz de luz no polarizada se refleja sobre una superficie metálica o sobre un "plano general". . Dicho todo esto, todavía hay una diferencia. En la Figura 3, también podríamos clasificar el "plano general" de manera más estricta como aislante. r? ¿La reflectividad de la luz sobre la superficie de un objeto es t? es el ángulo de incidencia de la luz. ¿pag? ¿La luz polarizada es paralela a la superficie reflectante de la luz (es decir, en la Figura 2)? ¿s? Es luz polarizada perpendicular a la superficie reflectante de la luz (es decir, la superficie reflectante en la Figura 2). ¿Cómo se dibujó la Figura 3? ——? ¿Ecuación de Fresnel? (Ecuación de Fresnel). El aspecto de la ecuación no es muy importante para comprender el problema, así que omítala.
Figura 3: La relación entre la reflectividad de la luz y el ángulo de incidencia (fuente: ver nota)
El problema se resuelve aquí: la parte P reflejada por el aislante es muy pequeña y la El fotógrafo solo necesita usar luz polarizada. Al filtrar la parte S, puede obtener una foto satisfactoria. En cuanto al metal, no importa si se filtra la parte S o la parte P, la otra parte de la luz seguirá reflejada en la lente, por lo que no importa cómo se gire el polarizador, el reflejo del metal no se filtrará. .
Los estudiantes que quieran entender por qué la reflectividad del metal es tan alta pueden continuar leyendo aquí y plantearse preguntas: ¿Por qué la luz reflejada por el metal no es luz polarizada? Quiero decir que la luz reflejada por los aisladores no es luz polarizada en la mayoría de los casos. La Figura 3 lo explica todo. En la figura, solo la luz reflejada por el aislante es luz polarizada alrededor de 50° ~ 60°, porque solo la parte S queda en este rango de ángulo. Este ángulo se llama. ¿Punto Brewster? (Punto de preparación/?ángulo de desviación). El nombre chino ángulo de declinación describe vívidamente las características de este ángulo. Otro fenómeno es que cuando el ángulo de incidencia es igual al ángulo de desviación, el ángulo entre la luz reflejada y la luz refractada es de 90°, lo que también es la razón del ángulo de desviación. Los estudiantes que quieran explorar más a fondo pueden consultar la palabra clave "dipolo de Hertz". Entonces, ¿por qué la luz reflejada por el metal no está polarizada? Esta pregunta aún puede responderse con lo que dije anteriormente: la parte P reflejada por el aislante es muy pequeña y el fotógrafo solo necesita usar un polarizador para filtrar la parte S y obtener una foto satisfactoria.
Continúa explicando por qué la reflectividad del metal es tan alta.
(¿Por qué explicarlo? La figura 3 es la clave. Si la parte P del metal puede moverse hacia abajo, entonces filtrar la parte S con un polarizador puede filtrar la mayor parte del reflejo del metal, al igual que tratar un aislante Entonces, polarización. El espejo no puede filtrar el reflejo del metal. La clave es que las partes S y P del metal tienen alta reflectividad. (El modelo druida) nos dice que los electrones en los metales no giran alrededor de los átomos como los electrones en los aislantes, sino que corren alrededor de los átomos. Supongamos que se coloca un electrón independiente en un haz de ondas electromagnéticas (luz), entonces el electrón seguirá el campo electromagnético para realizar movimientos oscilantes regulares y la energía del electrón en sí no cambiará. Pero si los electrones del metal son iluminados por ondas electromagnéticas (luz), los electrones chocarán con los átomos o iones circundantes mientras oscilan. Con cada colisión, los electrones ganan más energía y cambian la dirección de su movimiento.
Revisión de aisladores: Cuando el ángulo de incidencia es igual al ángulo de polarización, la parte P no se refleja en absoluto. Entonces, ¿dónde está la parte p? - Préstale toda tu atención. Entonces la absorción es clave. La luz incidente no sólo se absorbe sino que también se refracta a través del objeto. )
Los metales tienen dificultades para absorber la energía luminosa porque los electrones de los metales solo pueden absorber energía cuando chocan con átomos o iones. Si los electrones quieren absorber más energía, habrá más colisiones, lo que requiere una alta frecuencia de colisión. La Figura 4 muestra la relación entre la reflectancia de la luz en un ángulo de incidencia de 0° (incidencia normal) y la frecuencia en una superficie de aluminio. La línea de puntos es el valor calculado por el modelo Druida. Se puede ver que la frecuencia es aproximadamente igual a. En Hz, la reflectividad cae repentinamente a 0. Esta frecuencia se llama frecuencia de plasma.
Su tamaño es proporcional a la densidad electrónica del metal. Por lo tanto, el metal sólo puede absorber la luz de alta frecuencia. El rango de longitud de onda de la luz visible para el ojo humano es de aproximadamente 400 a 800 nanómetros (nanómetros), convertidos a Hertz. Esta banda de frecuencia es mucho menos absorbida por los metales.
Figura 4: Relación entre la reflectancia de la luz R de la superficie de aluminio y la frecuencia (el ángulo de incidencia es 0) (Fuente: ver nota).
*Nota: Fuente de la imagen: Anwendungen der LaserTechnik 2. Vorlesung, Profesor Reinhart Poprawe, Instituto LLT de Tecnología Láser, RWT Aachen.