偏振镜能压暗蓝天、消除水面、玻璃及湿润植物叶面的反光——原理是只允许在单一平面内振动的光通过，其余全部吸收。就景物侧而言，线偏振镜与圆偏振镜的作用完全相同：两者都将线偏振光送入镜头前组，在一张 HP5+ 或 FP4+ 上产生的影调效果也毫无差别。区别完全存在于相机内部——仅在那些会在光线到达胶片之前对光束进行采样的相机中才会显现。

贯穿全文的一条公式

控制这一切的基本定律是马吕斯定律：光通过第二块偏振片时，其透射强度为 I = I₀ cos²(θ)，其中 θ 是第二块偏振片的透射轴与第一块偏振片之间的夹角。当 θ = 0 时，两轴平行，透射率最大；当 θ = 90° 时，两轴交叉，理论透射率为零（实际偏振镜的消光比在 10⁻⁴ 到 10⁻⁶ 之间，存在一定漏光）。

这个 cos² 项同时在两处发挥作用。旋转安装在镜头前的滤镜，就改变了滤镜轴与来自天空的部分偏振光之间的夹角，天空影调随该角度的 cos² 值而明暗变化。同样的 cos² 项也制造了相机内部的麻烦：安装在镜头上的线偏振镜成为交叉偏振对中的第一个元件，而相机内部的测光或自动对焦分光棱镜则充当第二个元件。旋转滤镜时，到达内部传感器的光量随两者夹角的 cos² 值起伏波动——与实际场景亮度完全无关。

单反相机如何对光束采样

自动对焦单反相机并非将所有光线都送往胶片。主反光镜是半透银镜；穿透反光镜的那部分光会打到安装在其后方的一面小副镜，副镜将光束折向机身底部的相位检测自动对焦模块。在那里，分隔透镜从镜头出瞳的两侧边缘分别取光，在线性 CCD 上形成两幅图像。这两幅图像的间距编码了对焦误差：间距偏小说明被摄对象前焦，偏大则是后焦，间距吻合参考值则说明对焦准确。

副镜的介质镀膜和分隔光学元件的反射率与透射率，都取决于入射光的偏振状态。输入一束干净的线偏振光，两幅分割图像的相对亮度就随滤镜旋转而变化。相位比较读取的是光学系统施加的亮度不均衡，而非实际离焦量，因此对焦发生漂移。同样的机制也会干扰分光棱镜曝光元件：正如 camera-wiki 所指出的，安装线偏振镜后，“测光表和自动对焦均无法正常工作”。

四分之一波片，以及为何它朝向镜头

圆偏振镜是将线偏振片与四分之一波片（λ/4 延迟片）胶合而成的元件，延迟片的快轴与慢轴相对于线偏振片的透射轴成 45° 角。光线离开前方线偏振片时是线偏振光，随后延迟片使两个正交场分量中的一个相对于另一个产生四分之一波长（即 90° 相位）的延迟，两个分量重新合成后变为圆偏振光。

这一设计的关键在于：圆偏振光在每一个滤镜旋转角度下，向任何下游检偏器呈现的两种线偏振状态都是等量的。原本随角度起伏的 cos² 项现在平均为一个常数：分光棱镜分割圆偏振光的方式与分割非偏振光完全相同，因此测光元件和自动对焦模块的表现如同镜头上未安装任何偏振镜。针对场景的偏振效果——压天、消反光——毫不受损，因为这项工作由前端的线偏振元件完成。顺序至关重要，这也是圆偏振镜有方向性的原因：延迟片必须朝向镜头。若反装，分光棱镜接收到的又将是线偏振光。

圆偏振镜何时出现，以及为何出现

这一解决方案源于相机设计的一次特定变革。只要机身使用非分光棱镜的测光元件，或使用外置测光表，线偏振镜完全够用。问题随分光棱镜自动对焦和 TTL 机身的普及而出现，起点是 1985 年 2 月发布的美能达 Maxxum/Dynax 7000——世界上第一台配备全机内自动对焦系统和电动卷片装置的单反相机。随着偏振敏感型副镜及自动对焦／测光光学元件在市场上广泛普及，圆偏振镜成为默认推荐选择。在完全手动的机械机身上配合外置测光表使用时，线偏振镜仍然完全可用，而且通常更便宜，透光率也略高一点。

光量损失多少：一个实例

滤镜并非免费的，但流传甚广的”损失一到三档（stop）“说法过于宽泛，且高估了上限。这种说法存在重复计算：旋转偏振镜对已经偏振的天空造成的随角度变化的压暗，是你主动选择的场景效果，并非滤镜的基础衰减量。厂商数据要精确得多。Heliopan 标注的滤镜系数约为 2.3 到 2.8，大约相当于 +1.3 档（stop）；B+W Kaesemann 圆偏振镜在同一范围内，而 HTC（高透光镀膜）Kaesemann 对每一偏振分量的透过率高达约 99.5%，官方标注约损失最多 1.5 档（stop）。

使用 TTL 测光加镜头上的圆偏振镜时，无需手动补偿：测光表读取的就是胶片实际接收到的衰减光束。使用外置测光表时，则需自行换算滤镜系数。假设你正在对 FP4+ 上的第 V 区域（Zone V）中间调测光，入射式读数为 EV 14，对应设置为 f/11、1/125 s。安装 Kaesemann 后开大 1.5 档（stop）：约等于 f/6.7、1/125 s（介于 f/8 与 f/5.6 之间），或保持 f/11 并将快门速度降至 1/45 s。有一个细节是测光表看不见的：偏振镜对天空的效果在相机朝向距太阳 90° 方向时最强，朝向太阳或背向太阳时效果趋近于零，因此当你对准离轴 90° 的晴天蓝天并旋转至最大效果时，等效系数会悄悄升高。有疑问时，在正确曝光两侧各包围一档（stop）。

黑白胶片上真的值得用吗？

就头号功能——压暗蓝天——而言，偏振镜在黑白摄影中通常并非最佳选择。彩色对比滤镜更好用，也更可控，因为它们通过颜色而非角度起作用：Wratten 25 红色、15 深黄／橙色或 12 减蓝滤镜能在镜头指向任何方向时稳定压暗天空。Ansel Adams 在拍摄《石碑，半圆顶之脸》（Monolith, the Face of Half Dome，1927 年）中那片近乎纯黑的天空时，用的是 Wratten 29 深红滤镜，而非偏振镜。偏振镜确实能在不受你所用对比滤镜影响的情况下压暗任何蓝天，但它在黑白摄影中真正的价值在于消除水面、玻璃和湿树叶上的非金属反光——这是任何彩色滤镜都无法触及的。那才是值得花掉一档半（stop）光量的时候。

资料来源：HyperPhysics（佐治亚州立大学 Georgia State University）关于四分之一波片的内容；哈佛自然科学演示实验室（Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations）关于马吕斯定律的内容；camera-wiki.org 与 Lensrentals 关于相位检测自动对焦与分光棱镜的内容；Heliopan 和 Schneider-Kreuznach/B+W 滤镜系数数据表；Wikipedia 与 mikeeckman.com 关于美能达 Maxxum 7000 的内容；Ansel Adams，The Negative。