Un polarizzatore scurisce il cielo azzurro ed elimina i riflessi sull’acqua, sul vetro e sul fogliame bagnato, lasciando passare la luce che vibra su un unico piano e assorbendo il resto. Dal lato della scena, un polarizzatore lineare e uno circolare fanno lo stesso lavoro: entrambi consegnano all’elemento frontale luce polarizzata linearmente, ed entrambi producono lo stesso effetto tonale su un foglio di HP5+ o FP4+. La differenza vive interamente all’interno di una fotocamera che campiona il fascio prima che raggiunga la pellicola.

Un’unica equazione alla base di tutto

La legge che governa il fenomeno è la legge di Malus: l’intensità trasmessa attraverso un secondo polarizzatore orientato con un angolo theta rispetto al primo è I = I₀ cos²(theta). Con theta = 0 gli assi sono allineati e la trasmissione è massima; a theta = 90 gradi gli assi sono incrociati e la trasmissione ideale è zero (i polarizzatori reali lasciano passare tra 10⁻⁴ e 10⁻⁶, secondo il loro rapporto di estinzione).

Quel singolo termine cos² fa due cose contemporaneamente. Ruotando il filtro davanti all’obiettivo si modifica l’angolo tra il suo asse e la luce parzialmente polarizzata proveniente dal cielo, così il cielo si scurisce e si schiarisce con il cos² di quell’angolo. Lo stesso termine è all’origine del problema interno alla fotocamera: un polarizzatore lineare sull’obiettivo diventa il primo elemento di una coppia incrociata, con il beam-splitter del misuratore o dell’AF come secondo elemento. Ruotando il filtro, la luce che raggiunge quel sensore interno oscilla con il cos² dell’angolo tra i due — del tutto indipendentemente dalla luminanza effettiva della scena.

Come una reflex campiona il fascio

Una reflex autofocus non manda tutta la luce alla pellicola. Lo specchio reflex principale è parzialmente argentato; la frazione che lo attraversa colpisce un piccolo specchio secondario posto dietro di esso, che piega il fascio verso il modulo AF a rilevamento di fase nella base del corpo macchina. Lì, le lenti separatrici raccolgono i raggi provenienti dai bordi opposti della pupilla d’uscita dell’obiettivo e formano due immagini su un CCD lineare. La separazione tra quelle due immagini codifica l’errore di messa a fuoco: troppo ravvicinate significa che il soggetto è a fuoco anteriormente, troppo distanti che è a fuoco posteriormente, con un intervallo di riferimento fisso quando la messa a fuoco è corretta.

Sia il rivestimento dielettrico dello specchio secondario sia le ottiche separatrici riflettono e trasmettono in misura dipendente dallo stato di polarizzazione della luce. Se si fornisce loro una polarizzazione lineare pura, le intensità relative delle due immagini sdoppiate variano con la rotazione del filtro. Il confronto di fase legge uno squilibrio di intensità introdotto dall’ottica, non il reale difetto di messa a fuoco, e la messa a fuoco deriva. Lo stesso meccanismo compromette una cella di esposizione a beam-splitter: come riporta camera-wiki, con un polarizzatore lineare montato «sia l’esposimetro che l’autofocus non funzionano correttamente».

La lamina a quarto d’onda, e perché è rivolta verso l’obiettivo

Un polarizzatore circolare è un polarizzatore lineare incollato a una lamina a quarto d’onda — un ritardatore lambda/4 — con gli assi veloce e lento del ritardatore a 45 gradi rispetto all’asse di trasmissione del polarizzatore. La luce esce dal polarizzatore frontale con polarizzazione lineare, poi il ritardatore ritarda di un quarto di lunghezza d’onda una delle due componenti di campo ortogonali — uno sfasamento di 90 gradi — rispetto all’altra. Le due componenti si ricombinano come luce polarizzata circolarmente.

Il vantaggio di questo accorgimento è che la luce polarizzata circolarmente presenta quantità uguali di entrambi gli stati lineari a qualsiasi analizzatore a valle, per qualsiasi rotazione del filtro. Il termine cos² che oscillava con l’angolo assume ora un valore costante: un beam-splitter divide la luce circolare esattamente come divide la luce non polarizzata, così il misuratore e il modulo AF si comportano come se non ci fosse alcun polarizzatore sull’obiettivo. La polarizzazione lato scena — cielo, riflessi — resta intatta, perché quell’effetto è prodotto dall’elemento lineare anteriore. L’orientamento conta, ed è per questo che un CPL è direzionale: il ritardatore deve essere rivolto verso l’obiettivo. Montarlo al contrario significa consegnare di nuovo luce lineare al beam-splitter.

Quando sono comparsi i polarizzatori circolari, e perché

La soluzione esiste a causa di un cambiamento specifico nel design delle fotocamere. Finché un corpo macchina misurava con una cella non a beam-splitter, o si usava un esposimetro esterno, un polarizzatore lineare andava benissimo. Il problema è arrivato con i corpi TTL dotati di AF e beam-splitter, a partire dalla Minolta Maxxum/Dynax 7000 nel febbraio 1985, la prima reflex con sistema autofocus completamente integrato nel corpo e avanzamento motorizzato della pellicola. Man mano che specchi secondari e ottiche AF/misurazione sensibili alla polarizzazione si diffondevano sul mercato, il polarizzatore circolare è diventato la raccomandazione predefinita. Su un corpo completamente manuale e meccanico con misurazione a mano libera, un polarizzatore lineare è ancora perfettamente utilizzabile, e di solito costa meno con una trasmissione leggermente superiore.

Quanto costa in termini di luce, con un esempio pratico

Il filtro ha un costo in termini di luce, ma la vulgata del «da uno a tre stop» è troppo approssimativa e il limite superiore è sbagliato. Si conta due volte: lo scurimento angolare dipendente di un cielo già polarizzato è un effetto scenico scelto deliberatamente, non l’attenuazione base del filtro. I dati dei produttori sono molto più precisi. Heliopan indica un fattore filtro di circa 2,3–2,8, ovvero circa +1,3 stop; i polarizzatori circolari B+W Kaesemann si attestano nello stesso intervallo, e il Kaesemann HTC (High Transmission Coating) raggiunge circa il 99,5% di trasmittanza per componente polarizzata, dichiarato fino a circa 1,5 stop.

Con la misurazione TTL e un CPL sull’obiettivo non si applica nulla a mano: il misuratore legge lo stesso fascio attenuato che raggiunge la pellicola. Con un esposimetro a mano libera si applica il fattore da soli. Supponiamo di misurare un soggetto di mezza luce zona V su FP4+ e che la lettura incidente dia EV 14, che si imposta come f/11 a 1/125 s. Si monta un Kaesemann e si apre di +1,5 stop: circa f/6,7 a 1/125 s (a metà tra f/8 e f/5,6), oppure si mantiene f/11 e si scende a 1/45 s. C’è una complicazione che il misuratore non può vedere al posto nostro. L’effetto del polarizzatore sul cielo raggiunge il massimo quando la fotocamera è orientata a 90 gradi rispetto al sole e si azzera puntando verso di esso o nella direzione opposta, quindi il fattore effettivo cresce via via che si ruota verso l’effetto massimo su un cielo sereno a 90 gradi fuori dal sole. In caso di dubbio, si staffettino uno stop in più e uno in meno.

Vale davvero la pena usarlo sulla pellicola in bianco e nero?

Per il trucco più famoso — scurire un cielo azzurro — il polarizzatore è di solito lo strumento sbagliato in bianco e nero. I filtri colorati a contrasto lo fanno meglio e con maggiore controllo, perché agiscono sul colore anziché sull’angolo: un Wratten 25 rosso, un 15 giallo-arancio scuro o un 12 meno-blu scurisce il cielo in modo prevedibile ovunque si punti la fotocamera. Ansel Adams raggiunse per un Wratten 29 rosso scuro, non per un polarizzatore, per ottenere il cielo quasi nero di Monolith, the Face of Half Dome (1927). Un polarizzatore scurisce qualsiasi cielo azzurro indipendentemente dal filtro colorato che si usa in aggiunta, ma il suo vero valore in bianco e nero è eliminare i riflessi non metallici su acqua, vetro e foglie bagnate — riflessi che nessun filtro colorato può toccare. È lì che vale la pena spendere quell’uno-e-mezzo di stop.

Fonti: HyperPhysics (Georgia State University) sulla lamina a quarto d’onda; Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations sulla legge di Malus; camera-wiki.org e Lensrentals sull’AF a rilevamento di fase e i beam-splitter; Heliopan e Schneider-Kreuznach/B+W per i fattori filtro; Wikipedia e mikeeckman.com sulla Minolta Maxxum 7000; Ansel Adams, The Negative.