Polarizátor ztmavuje modrou oblohu a eliminuje odrazy z vody, skla a mokré listiny tím, že propouští světlo kmitající v jedné rovině a pohlcuje zbytek. Na straně scény je lineární i cirkulární polarizátor rovnocenný: oba předávají lineárně polarizované světlo přednímu elementu objektivu a oba dají na HP5+ nebo FP4+ totožný tonální výsledek. Rozdíl spočívá výhradně uvnitř fotoaparátu, který vzorkuje paprsek dříve, než dorazí na film.

Jeden vzorec za vším

Řídícím zákonem je Malusův zákon: intenzita procházející druhým polarizátorem, jehož osa svírá s první úhel theta, je I = I₀ cos²(theta). Při theta = 0 jsou osy rovnoběžné a propustnost je maximální; při theta = 90 stupňů jsou osy zkříženy a ideální propustnost je nulová (reálné polarizátory propouštějí někde mezi 10⁻⁴ a 10⁻⁶, podle svého extinčního poměru).

Tento jediný člen cos² plní dvě funkce najednou. Otáčíš-li filtr na předku objektivu, měníš úhel mezi jeho osou a částečně polarizovaným světlem přicházejícím z oblohy — obloha se tedy s cos² tohoto úhlu tmavší nebo zesvětluje. Stejný člen způsobuje potíže uvnitř fotoaparátu: lineární polarizátor na objektivu se stává prvním prvkem zkřížené dvojice, přičemž měřicí nebo AF dělicí hranol fotoaparátu je prvkem druhým. Při otáčení filtru se propustnost k tomuto internímu snímači mění s cos² úhlu mezi oběma — zcela nezávisle na skutečném jasu scény.

Jak SLR vzorkuje paprsek

Autofokusní SLR neposílá veškeré světlo na film. Hlavní reflex-zrcátko je polopostříbřené; část světla, která jím prochází přímo, dopadá na malé sekundární zrcátko upevněné za ním, které paprsek ohýbá dolů k fázově detekčnímu AF modulu v základně těla. Tam separátorové čočky odebírají paprsky z protilehlých okrajů výstupní pupily objektivu a vytvářejí dva obrazy na lineárním CCD. Vzdálenost mezi těmito dvěma obrazy kóduje chybu ostření: jsou-li příliš blízko u sebe, je předmět zaostřen před cílem, jsou-li příliš daleko od sebe, je zaostřen za cílem — při správném zaostření odpovídají pevnému referenčnímu rozestupu.

Jak dielektrická vrstva sekundárního zrcátka, tak separátorová optika odrážejí a propouštějí v závislosti na polarizačním stavu světla. Přivedeš-li jim čisté lineární polarizované světlo, relativní intenzity obou rozdělených obrazů se mění s otáčením filtru. Fázové srovnání pak čte nerovnováhu intenzit vnucenou optikou, nikoli skutečný rozostřovací posun — ostření se odchyluje. Stejný mechanismus kazí buňku expozimetru s dělicím hranolem: jak uvádí camera-wiki, při nasazeném lineárním polarizátoru „nebudou správně fungovat ani expozimetr, ani autofokus.”

Čtvrtvlnná destička, a proč je obrácena k objektivu

Cirkulární polarizátor je lineární polarizátor slepený s čtvrtvlnnou destičkou — retardérem lambda/4 — přičemž rychlá a pomalá osa retardéru svírají s transmisní osou polarizátoru 45 stupňů. Světlo opouští přední polarizátor lineárně polarizované; retardér pak jednu ze dvou ortogonálních složek pole zpozdí o čtvrtinu vlnové délky, tedy o fázový posun 90 stupňů, vůči druhé. Obě složky se znovu skládají jako cirkulárně polarizované světlo.

Smysl tohoto triku spočívá v tom, že cirkulárně polarizované světlo předkládá stejné množství obou lineárních stavů každému downstream analyzátoru, při jakémkoli otočení filtru. Člen cos², který se měnil s úhlem, se nyní průměruje na konstantu: dělicí hranol rozděluje cirkulární světlo přesně stejně jako světlo nepolarizované, takže měřič i AF modul se chovají, jako by na objektivu žádný polarizátor nebyl. Polarizace na straně scény — obloha, odrazy — zůstává nedotčena, protože tu práci odvádí lineární element vpředu. Na pořadí záleží, proto má CPL daný směr nasazení: retardér musí být otočen k objektivu. Namontuj jej obráceně a dělicímu hranolu opět předáš lineárně polarizované světlo.

Kdy se cirkulární polarizátory objevily, a proč

Toto řešení existuje díky konkrétní změně v konstrukci fotoaparátů. Dokud tělo měřilo buňkou bez dělicího hranolu nebo jsi používal externí expozimetr, byl lineární polarizátor v pořádku. Problém nastal s příchodem AF s dělicím hranolem a TTL těl, počínaje Minolta Maxxum/Dynax 7000 v únoru 1985 — prvním SLR s plně integrovaným autofokusovým systémem v těle a motorovým transportem filmu. Jak se polarizačně citlivá sekundární zrcátka a AF/měřicí optika rozšiřovaly po trhu, stal se cirkulární polarizátor standardním doporučením. Na plně manuálním, mechanickém těle s externím expozimetrem je lineární polarizátor stále zcela použitelný — a zpravidla levnější s o něco vyšší propustností.

Co to stojí na světle — s praktickým příkladem

Filtr světlo nepropouští zadarmo, ale běžně citovaný rozsah „jeden až tři clonové čísla (stop)” je příliš volný a horní hranice je nepřesná. Dochází zde k dvojímu počítání: úhlově závislé ztmavění již polarizované oblohy je efekt scény, který sis zvolil sám, nikoli základní útlum filtru. Data výrobců jsou podstatně přesnější. Heliopan udává filtrační faktor přibližně 2,3 až 2,8, přibližně +1,3 clonového čísla (stop); cirkulární polarizátory B+W Kaesemann jsou ve stejném rozsahu a HTC (High Transmission Coating) Kaesemann dosahuje přibližně 99,5 % propustnosti na polarizovanou složku, s udávanou hodnotou až přibližně 1,5 clonového čísla (stop).

Při TTL měření a CPL na objektivu neaplikuješ nic ručně: měřič čte stejný zeslabený paprsek, který vidí film. S externím expozimetrem aplikuješ faktor sám. Řekněme, že měříš střední tón zóny V na FP4+ a incidentní měření ti dá EV 14, které bys nastavil jako f/11 při 1/125 s. Nasaď Kaesemann a otevři o +1,5 clonového čísla (stop): přibližně f/6,7 při 1/125 s (polovina cesty mezi f/8 a f/5,6), nebo drž f/11 a zkrať na 1/45 s. Je tu jedna záludnost, kterou za tebe expozimetr nevidí. Účinek polarizátoru na oblohu vrcholí, když fotoaparát míří 90 stupňů od slunce, a klesá k nule při přímém pohledu na slunce nebo přímo od něj — efektivní faktor tedy roste, jak otáčíš filtr k maximálnímu účinku na jasné obloze 90 stupňů od slunce. V pochybnostech expozici vybracketuj o jedno clonové číslo (stop) na každou stranu.

Má to vůbec smysl na černobílý film?

Pro hlavní kouzlo — ztmavování modré oblohy — je polarizátor obvykle nesprávný nástroj v černobílém. Barevné kontrastní filtry to dělají lépe a předvídatelněji, protože působí na barvu, nikoli na úhel: Wratten 25 červený, 15 hluboký žluto-oranžový nebo 12 minus-modrý ztmaví oblohu předvídatelně, kamkoli fotoaparát namíříš. Ansel Adams sáhl po Wratten 29 hluboce červeném — nikoli po polarizátoru — pro téměř černou oblohu snímku Monolith, the Face of Half Dome (1927). Polarizátor ztmaví jakoukoli modrou oblohu bez ohledu na to, jaký kontrastní filtr zároveň použiješ, ale jeho skutečná hodnota v černobílé fotografii spočívá v eliminaci nemetalických odrazů z vody, skla a mokrých listů — odrazů, na které žádný barevný filtr nestačí. Tehdy se vynaložení onoho půl clonového čísla (stop) i půl navíc vyplatí.

Zdroje: HyperPhysics (Georgia State University) o čtvrtvlnné destičce; Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations o Malusově zákoně; camera-wiki.org a Lensrentals o fázově detekčním AF a dělicích hranolech; Heliopan a Schneider-Kreuznach/B+W datasheety pro filtrační faktory; Wikipedia a mikeeckman.com o Minolta Maxxum 7000; Ansel Adams, The Negative.