एक polariser नीले आकाश को गहरा करता है और पानी, काँच तथा गीली पत्तियों से आने वाले reflections को खत्म करता है — यह केवल एक ही तल में कंपन करने वाले प्रकाश को गुज़रने देता है और बाकी को अवशोषित कर लेता है। दृश्य की तरफ से देखें तो linear और circular polariser एक ही काम करते हैं: दोनों लेंस के front element को linearly polarised light देते हैं, और दोनों HP5+ या FP4+ की शीट पर एकदम एक जैसा tonal effect देते हैं। फ़र्क पूरी तरह उस कैमरे के भीतर होता है जो beam को फ़िल्म तक पहुँचने से पहले ही sample कर लेता है।

इस सबके पीछे एक ही समीकरण

इसका मूल नियम है Malus’s law: जब दूसरा polariser पहले से theta कोण पर हो, तो उसमें से गुज़रने वाली intensity होती है I = I₀ cos²(theta)। theta = 0 पर दोनों अक्ष align हैं और transmission अधिकतम है; theta = 90 degrees पर अक्ष crossed हैं और आदर्श transmission शून्य है (वास्तविक polarisers में 10⁻⁴ से 10⁻⁶ के बीच थोड़ा leak होता है, जो उनके extinction ratio से तय होता है)।

वह एकमात्र cos² पद एक साथ दो काम करता है। लेंस के सामने filter को घुमाएं तो उसके axis और आकाश से आने वाले partially polarised light के बीच का कोण बदलता है — आकाश उस कोण के cos² के साथ गहरा और हल्का होता है। यही पद कैमरे के भीतर की समस्या को भी नियंत्रित करता है: लेंस पर लगा linear polariser एक crossed pair का पहला element बन जाता है, और कैमरे का metering या AF beam-splitter दूसरा। filter घुमाने पर उस internal sensor तक पहुँचने वाला प्रकाश दोनों के बीच के कोण के cos² के साथ बदलता है — वास्तविक scene luminance से बिल्कुल स्वतंत्र रूप से।

SLR beam को कैसे sample करता है

Autofocus SLR सारा प्रकाश फ़िल्म तक नहीं पहुँचाता। मुख्य reflex mirror आंशिक रूप से silvered होता है; जो हिस्सा सीधे उसमें से गुज़र जाता है, वह उसके पीछे लगे एक छोटे secondary mirror से टकराता है, जो beam को body के आधार में स्थित phase-detection AF module तक मोड़ देता है। वहाँ, separator lenses लेंस के exit pupil के विपरीत किनारों से आने वाली rays लेकर linear CCD पर दो images बनाते हैं। उन दो images के बीच का अंतर focus error को encode करता है: बहुत पास — subject front-focused है, बहुत दूर — back-focused है, और focus सही होने पर एक निश्चित reference gap रहता है।

Secondary mirror की dielectric coating और separator optics दोनों ही उतना ही reflect और transmit करते हैं जितना प्रकाश की polarisation state पर निर्भर करता है। उन्हें साफ़ linear polarisation दें और filter घुमाने पर split images की relative intensities बदलने लगती हैं। Phase comparison वास्तविक defocus नहीं बल्कि optics द्वारा थोपे गए intensity imbalance को पढ़ रहा होता है, इसलिए focus भटक जाता है। यही mechanism एक beam-splitter exposure cell को भी बिगाड़ती है: जैसा camera-wiki कहता है, linear polariser लगाने पर “exposure meter और auto focus दोनों सही काम नहीं करेंगे।“

Quarter-wave plate, और यह लेंस की तरफ क्यों होता है

Circular polariser एक linear polariser है जो एक quarter-wave plate — एक lambda/4 retarder — से जुड़ा होता है, जिसके fast और slow axes polariser के transmission axis से 45 degrees पर होते हैं। प्रकाश front polariser से linearly polarised होकर निकलता है, फिर retarder दो orthogonal field components में से एक को दूसरे की तुलना में quarter wavelength यानी 90-degree phase shift से देरी करा देता है। दोनों components मिलकर circularly polarised light बनाते हैं।

इस तरकीब का मकसद यह है कि circularly polarised light किसी भी downstream analyser को हर rotation पर दोनों linear states बराबर मात्रा में प्रस्तुत करती है। जो cos² पद कोण के साथ बदलता था, वह अब एक constant पर औसत हो जाता है: एक beam-splitter circular light को उसी तरह विभाजित करता है जैसे unpolarised light को — इसलिए मीटर और AF module ऐसे behave करते हैं जैसे लेंस पर कोई polariser हो ही नहीं। scene-facing polarisation — आकाश, reflections — अछूती रहती है, क्योंकि यह काम सामने के linear element द्वारा होता है। क्रम मायने रखता है, इसीलिए CPL directional होता है: retarder का रुख लेंस की ओर होना चाहिए। इसे उल्टा लगाएं तो beam-splitter को फिर से linear light मिलने लगती है।

Circular polarisers कब आए, और क्यों

यह समाधान कैमरा डिज़ाइन में एक विशेष बदलाव के कारण अस्तित्व में आया। जब तक body गैर-beam-split cell से metering करती थी या आप बाहरी मीटर से पढ़ते थे, तब तक linear polariser ठीक काम करता था। समस्या तब आई जब beam-splitter AF और TTL bodies का चलन शुरू हुआ — फरवरी 1985 में Minolta Maxxum/Dynax 7000 के साथ, जो fully integrated in-body autofocus system और motorised film advance वाला पहला SLR था। जैसे-जैसे polarisation-sensitive secondary mirrors और AF/metering optics बाज़ार में फैले, circular polariser default recommendation बन गया। पूरी तरह manual, mechanical body पर handheld metering के साथ linear polariser अभी भी बिल्कुल उपयोगी है, और वह आमतौर पर सस्ता भी होता है, साथ ही transmission भी थोड़ा अधिक।

प्रकाश की कीमत, एक worked example के साथ

Filter मुफ़्त नहीं है, लेकिन “एक से तीन स्टॉप” की आम बात बहुत ढीली है और ऊपरी सीमा गलत है। यह double-count करती है: पहले से polarised आकाश का angle-dependent गहरा होना एक scene effect है जो आपने चुना है, filter का base attenuation नहीं। Manufacturer data कहीं अधिक सटीक है। Heliopan लगभग 2.3 से 2.8 का filter factor देता है, यानी लगभग +1.3 स्टॉप; B+W Kaesemann circular polarisers भी इसी range में हैं, और HTC (High Transmission Coating) Kaesemann प्रति polarised component लगभग 99.5 प्रतिशत transmittance तक पहुँचता है, जो लगभग 1.5 स्टॉप तक quoted है।

TTL metering और लेंस पर CPL के साथ आप हाथ से कुछ नहीं करते: मीटर वही attenuated beam पढ़ता है जो फ़िल्म देखती है। Handheld मीटर के साथ factor खुद लगाना होता है। मान लीजिए आप FP4+ पर ज़ोन V midtone meter कर रहे हैं और incident reading EV 14 देती है, जिसे आप f/11 पर 1/125 s सेट करेंगे। Kaesemann लगाएं और +1.5 स्टॉप खोलें: लगभग f/6.7 पर 1/125 s (f/8 और f/5.6 के बीच), या f/11 रखें और 1/45 s पर आ जाएं। एक पेच है जो कोई मीटर आपके लिए नहीं देख सकता। Polariser का आकाश पर असर तब सबसे अधिक होता है जब कैमरा सूरज से 90 degrees दूर हो, और सूरज की ओर या उससे बिल्कुल विपरीत दिशा में इंगित करने पर शून्य की ओर आ जाता है — इसलिए जब आप sun से 90 degrees दूर साफ़ आकाश पर maximum effect की ओर rotate करते हैं तो effective factor थोड़ा और बढ़ता जाता है। संदेह हो तो दोनों तरफ एक-एक स्टॉप bracket करें।

क्या यह black-and-white फ़िल्म पर सच में काम का है?

मुख्य trick के लिए — नीले आकाश को गहरा करना — black-and-white में polariser आमतौर पर गलत उपकरण है। Coloured contrast filters यह काम बेहतर और अधिक नियंत्रणीय तरीके से करते हैं, क्योंकि वे कोण की बजाय रंग पर काम करते हैं: Wratten 25 red, 15 deep yellow/orange, या 12 minus-blue कैमरा चाहे जिस दिशा में हो — आकाश को अनुमानित रूप से गहरा करते हैं। Ansel Adams ने Monolith, the Face of Half Dome (1927) के near-black आकाश के लिए polariser नहीं, बल्कि Wratten 29 deep red चुना था। Polariser किसी भी नीले आकाश को गहरा करता है — चाहे आप कोई भी contrast filter साथ लगाएं — लेकिन black-and-white में इसकी असली कीमत पानी, काँच और गीली पत्तियों से non-metallic reflections को खत्म करने में है — वे reflections जिन्हें कोई coloured filter छू भी नहीं सकता। तभी डेढ़ स्टॉप खर्च करना सार्थक है।

Sources: HyperPhysics (Georgia State University) on the quarter-wave plate; Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations on Malus’s law; camera-wiki.org and Lensrentals on phase-detection AF and beam-splitters; Heliopan and Schneider-Kreuznach/B+W datasheets for filter factors; Wikipedia and mikeeckman.com on the Minolta Maxxum 7000; Ansel Adams, The Negative*।*