I filtri – il filtro polarizzatore

Per comprendere il funzionamento del filtro polarizzatore devo fare un brevissimo escursus nella teoria della luce.

Possiamo descrivere un raggio di luce come un insieme di onde che viaggiano nello spazio muovendosi simultaneamente su tutte le direzioni,  attorno all’asse lineare della direzione del raggio stesso. Queste onde sono anche chiamate “vibrazioni trasversali” e sono sempre perpendicolari alla direzione di propagazione dell’onda stessa. Per la sua caratteristica di non avere un piano di propagazione principale (ovvero muovendosi in tutte le direzioni), quest’onda è definita non polarizzata. Bloccare in qualche modo alcuni dei piani di propagazione (e quindi renderne uno o altri “principali”) significa polarizzare l’onda. La polarizzazione, nell’ambito della fotografia, può avvenire principalmente per due modi: possiamo avere la  polarizzazione parziale della luce per diffusione, ce la  polarizzazione per riflesso da superficie.

Le differenti polarizzazioni

La polarizzazione per diffusione avviene quando un raggio di luce non polarizzata colpisce una molecola presente nell’aria (acqua o pulviscolo che sia): questa molecola diffonde l’onda bloccando però alcuni piani di propagazione, ovvero l’onda viene polarizzata in un piano perpendicolare ala direzione di propagazione del raggio incidente. Un esempio è dato dalla luce del cielo: quando questa attraversa l’atmosfera viene polarizzata dalle molecole d’aria e ottiene il caratteristico colore blu.

La polarizzazione per riflessione è invece generata da una superficie che riflette il raggio di luce che lo colpisce: il raggio “uscente” avrà un angolo uguale ed opposto all’angolo del raggio incidente.

I filtri polarizzatori sono composti da  fogli di gelatina Polaroid (il brevetto è della Polaroid Corporation e principalmente questa sostanza è fatta di solfato di iodochinina o herapathite). In pratica, per realizzare un filtro polarizzatore, si fa assorbire dello iodio ad uno strato di alcool polivinilico: in questo modo si ottiene l’orientamento parallelo di lunghe catene di molecole. Queste catene parallele hanno la capacità di polarizzare un raggio di luce o di assorbire delle particolari luci polarizzate. Questa sostanza viene “infilato” tra due strati di vetro sistemati su di una struttura rotante: uno dei due vetri sarà avvitato sull’obiettivo e quindi stabile, mentre il secondo potrà liberamente ruotare permettendo un differente allineamento delle catene di molecole rispetto al piano dell’obiettivo.

Ruotando il filtro si riesce a modificare la quantità di luce polarizzata che colpisce il nostro sensore: quando il piano di polarizzazione del filtro è parallelo al piano di vibrazione della luce, il filtro non ha alcun effetto sul raggio luminoso stesso.  Quando il filtro, al contrario, è perfettamente perpendicolare al piano di vibrazione della luce, lo stesso assorbe quasi completamente il raggio luminoso. Per angoli differenti ovviamente si ha una variazione nella “quantità di luce” bloccata che varia quindi tra 0% e 100% circa (passando da parallelo a perpendicolare). Attenzione che un filtro polarizzatore non permette una trasmissione totale della luce non polarizzata ma ovviamente ne assorbe una parte (già solo per il fatto di aggiungere altri vetri alla nostra ottica): mediamente si ha una perdita del 40% della luminosità mentre si può arrivare al 25%, a scapito ovviamente del prezzo finale del filtro stesso.

Riassumendo, quindi, possiamo dire che:

• se le molecole del filtro (immaginate una griglia di linee verticali) sono orientate secondo il senso di propagazione del raggio luminoso, il filtro non avrà alcun effetto (se non una riduzione di luminosità)
• Se le molecole del filtro sono orientate perpendicolarmente al senso di propagazione del raggio luminoso, quest’ultimo sarà totalmente bloccato.

La luce che colpisce il nostro obiettivo proviene, come detto più volte, da parecchie direzioni. La luce proveniente dagli oggetti che vogliamo fotografare è quella che ci interessa, mentre quella riflessa da una superficie posta vicino all’inquadratura, tipo la luce riflessa da un lago, non è gradita. Il filtro polarizzatore funge da filtro per questa seconda luce tagliando buona parte della luce riflessa (se correttamente orientato, ovviamente): l’effetto immediato è la maggiore saturazione dei colori.  Per rendersi conto dell’effetto basta girare la ghiera del filtro polarizzatore: a seconda di come orientiamo le molecole avremo un effetto più o meno marcato.

Consideriamo adesso  il cielo dove il filtro polarizzatore ha anche un effetto scurente:  il suo colore, se fotografato con un filtro polarizzatore, è decisamente più intenso e saturo rispetto ad una foto priva di filtro. Il motivo è da ricercarsi nelle molecole di vapore acqueo sospese nell’aria. Le goccioline polarizzano per diffusione la luce solare conferendogli il colore che siamo abituati a vedere. Un filtro polarizzatore andrà a tagliare proprio questi raggi polarizzati conferendo al cielo il colore “originale” come se fosse quasi privo di vapore acqueo. Questo fenomeno è tanto più marcato quanto più il sole è vicino al’orizzonte: essendo più lungo il tratto di atmosfera che il raggio luminoso deve attraversare, la polarizzazione per riflessione sarà più marcata.

Nelle foto di seguito è riportato un esempio di foto effettuata con un polarizzatore e la stessa senza il polarizzatore: il cielo è totalmente differente.

 Il filtro polarizzatore lineare ed il filtro polarizzatore circolare

Esistono due tipi di polarizzatori: i polarizzatori lineari ed i polarizzatori circolari.

Bisogno di un fotografo o di un videomaker?

Un polarizzatore lineare è un “filtro”  che permette il passaggio della sola luce polarizzata secondo un dato piano.  Ruotando il polarizzatore lineare di 90°, al sensore giungerebbe solo la luce polarizzata orizzontalmente mentre, ruotandolo di 0° il sensore verrebbe colpito dalla sola luce polarizzata verticalmente (e così via, a seconda dell’angolo impiegato). Grazie al polarizzatore lineare siamo in grado di bloccare la luce riflessa dagli oggetti che circondano il nostro soggetto, rendendo di fatto uno stagno trasparente (la luce riflessa dall’acqua verrebbe bloccata) o un cielo blu scuro (la luce riflessa dall’atmosfera verrebbe bloccata ad eccezione di quella che ci arriva direttamente dal sole, con una conseguente riduzione del “chiaro”).

Un polarizzatore circolare blocca oppure consente il passaggio della luce polarizzata circolarmente ma al contempo è  sensibile alla luce polarizzata linearmente. Il polarizzatore circolare è composto da un polarizzatore lineare sotto il quale è aggiunto (incollato) un ulteriore elemento, un filtro  a quarto d’onda, posizionato in modo che il complesso polarizzi circolarmente la luce.

Il motivo per cui è stato realizzato un polarizzatore circolare è da ricercarsi nella tecnologia presenti nelle nostre reflex. Al contrario di quelle analogiche che contenevano uno specchio totalmente riflettente, le reflex moderne sono equipaggiate con specchi parzialmente riflettenti al fine di permettere il funzionamento dell’autofocus.

In parole povere,  la luce riflessa dallo specchio giunge nel pentaprisma (e quindi nell’oculare e nell’esposimetro) mentre la luce trasmessa (quella che attraversa lo specchio) arriva al sistema di autofocus.

Se impiegassimo un polarizzatore lineare con uno specchio parzialmente riflettente, avremmo che l’esposimetro misurerebbe un’intensità della luce direttamente legata all’angolo di polarizzazione. Al momento dello scatto dello specchio, però, il sensore verrebbe colpito da una luce la cui intensità è differente da quella letta dall’esposimetro, creando di conseguenza un problema si esposizione della foto finale.

Al contrario, utilizzando un polarizzatore circolare, la luce riflessa verso l’esposimetro non sarebbe legata all’angolo di polarizzazione. Il che evita l’errore di esposizione che, come detto, avremmo con un filtro lineare.

Questo significa, quindi, che sulle vostre macchine fotografiche Reflex digitali NON dovrete montare un polarizzatore lineare, bensì un polarizzatore lineare. Per quanto riguarda la “forma”, si può acquistare sia un polarizzatore a lastra che un polarizzatore, come nell’immagine all’inizio di questo articolo, rotondo.

Il polarizzatore, in soldoni, ha come effetto principale l’aumento della saturazione dei colori dell’immagine.   L’effetto secondario, come detto, è una riduzione della quantità di luce in un’ordine del 40% circa (a meno modelli costosi). Possiamo considerare come, in caso di luce fortemente polarizzata (tramonto o alba), una riduzione di 3 o 4 stop, mentre nel caso di luce scarsamente polarizzata (sole a picco, come a mezzogiorno) questa riduzione si limita a 1 o 2 stop.

In ogni caso, ricordate che l’efficacia di un polarizzatore è massima solo quando puntiamo la nostra reflex verso un’area in cui la polarizzazione della luce ambientale è massima, ovvero verso una zona situata a 90° rispetto all’asse Reflex-sole

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Quale filtro comprare? Dipende dal prezzo e dalle caratteristiche. Il sito Lenstip ha effettuato una serie di test sui modelli più comuni stilando una classica dei migliori filtri in commercio. La valutazione dei filtri è stata basata su una serie di test di laboratorio, compreso il coefficiente di assorbimento dei colori:

Ed ecco infine la classifica, con riportato anche il prezzo di vendita in euro.