Filtru (optică)

Filtre colorate și neutre

Un filtru optic este un instrument care transmite, adică, trece selectiv lumina cu proprietăți particulare , cum ar fi una sau mai multe lungimi de undă , o gamă de culori , o polarizare sau atenueaza intensitate. ^[1]

Sunt utilizate în mod obișnuit în fotografie și în multe instrumente optice . Când sunt folosite în teatru , în lumini de scenă, ele se numesc gelatină .

Filtre de absorbție

Filtrele de adsorbție sunt fabricate de obicei din sticlă la care s-au adăugat diverse materiale, fie anorganice, fie organice . Aceste componente absorb unele lungimi de undă ale luminii, lăsându-le pe altele să treacă.

Uneori, materialele plastice (adesea policarbonat sau acrilic ) sunt folosite pentru a produce filtre cu gel , care sunt mai ușoare și mai puțin costisitoare decât cele din sticlă.

Filtre de reflexie

Filtrele reflectorizante, cum ar fi dicroicele, sunt fabricate prin acoperirea unei plăci de sticlă cu un strat activ optic. Aceste filtre reflectă porțiuni nedorite de lumină prin transmiterea celorlalte.

Sunt deosebit de potrivite pentru lucrări științifice de înaltă precizie, deoarece banda de filtrare poate fi selectată cu o precizie extremă. Cu toate acestea, acestea sunt mecanic mult mai delicate și mai scumpe decât filtrele de absorbție.

Aceste filtre sunt denumite de obicei dicroice și pot fi utilizate în instrumente precum prisme dicroice pentru a separa un fascicul de lumină într-o singură componentă de culoare.

Filtre monocromatice

Același subiect în detaliu: indexul culorilor .

Filtrele monocromatice permit trecerea unei singure lungimi de undă și, prin urmare, a unei singure culori. În prezent sunt în general de tip dicroic. Scanerele rotative cu tambur au fost, de asemenea, echipate cu filtre dicroice. Au fost folosite pentru a obține cele patru separări CIAN, MAGENTA, GALBEN ȘI NEGRU dintr-o culoare originală. Fiecare separare corespundea unei cerneluri de tipar.

Filtre cu infraroșu

Filtrele cu infraroșu (IR) sau absorbante de căldură sunt proiectate pentru a bloca lungimile de undă din zona infraroșie și pentru a permite trecerea luminii vizibile. Acestea sunt adesea folosite în scule sau echipamente cu lămpi incandescente (de exemplu, proiectoare ) pentru a evita supraîncălzirea. Există, de asemenea , filtre cu infraroșu apropiat care sunt utilizate pentru a compensa sensibilitatea ridicată a unor CCD-uri la aceste lungimi de undă.

În câmpul fotografic, filtrele cu infraroșu pot fi utilizate pentru a obține efecte grafice particulare, care nu pot fi reproduse prin intermediul programelor de editare foto. Cele mai utilizate filtre pentru acest tip de fotografie au de obicei caracteristica de a bloca toată lumina vizibilă până la 600 nm, 750 nm sau 900 nm.

Trebuie remarcat faptul că, prin absorbția lungimilor de undă termice , aceste filtre, dacă sunt supuse unei iradieri puternice, se supraîncălzesc mult mai mult decât celelalte și pot necesita măsuri speciale pentru răcire, sub pedeapsa ruperii sau deteriorării echipamentului și a operatorului.

Filtre ultraviolete

Filtre ultraviolete de înaltă calitate (prin amabilitate - NASA / JPL / California Institute of Technology )

Filtrele ultraviolete (UV) blochează radiațiile ultraviolete lăsând să treacă lumina vizibilă. Deoarece filmele fotografice și senzorii digitali sunt sensibili la ultraviolete (care abundă în lumina zilei) în timp ce ochiul uman nu este, acest tip de lumină, nefiltrată, poate genera o imagine finală diferită de ceea ce este observat în momentul de recuperare; conducând, de exemplu, la aberații ale suprafețelor mai reflectorizante sau la subiecți îndepărtați „ceați”.

Filtre neutre

Filtrele de densitate neutră ( gri sau ușor reflectorizante) au o atenuare constantă pe lungimile de undă vizibile și sunt utilizate pentru a reduce intensitatea luminii prin reflectarea sau absorbția unei porțiuni din aceasta. Acestea sunt specificate de densitatea optică a filtrului, care este negativul logaritmului de bază 10 al coeficientului de transmisie .

Acestea sunt folosite pentru a face expuneri mai lungi, de exemplu pentru a „elimina” subiecții în mișcare în timpul expunerii sau pentru a face apa unei cascade sau a unui corp de apă fotografiat în lumină strălucitoare uniform și „voalat”.

Filtre trecere joasă , trecere înaltă , bandă

Un filtru de trecere înaltă este un filtru de sticlă colorată care atenuează lungimile de undă inferioare și le lasă pe cele superioare să treacă. Lungimea de undă de tăiere ( $\lambda _{t}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ ) este acea lungime de undă pentru care lumina este atenuată cu 1 / e (~ 36%). Acolo $\lambda _{t}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ depinde de caracteristicile fizice (grosimea și indicele de refracție) ale stratului subțire de material depus (acoperire) pe suprafața sticlei. Acest tip de filtru este adesea folosit pentru a elimina componenta ultravioletă a luminii, la fel ca în filtrele camerei sau în cazul $\lambda _{t}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ mai mare pentru a transmite numai componenta infraroșie a luminii, ca în filtrele telecomenzilor pentru aparatele de uz casnic.

Filtrele low-pass se comportă exact în sens opus, lăsând să treacă numai lungimile de undă inferioare și blocându-le pe cele superioare. Acest tip de filtru este adesea folosit pentru a elimina componenta infraroșie a luminii sau, în cazul $\lambda _{t}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {t}}$ coborâți pentru a trece doar ultravioletul și a elimina componenta vizibilă, ca în cazul filtrelor pentru lămpi UV.

Filtrele band-pass combină primele două caracteristici permițând, de exemplu, să treacă doar banda centrală a luminii filtrate.

Polarizatoare

Același subiect în detaliu: Polarizer .

Un polarizator este un filtru care lasă lumina să treacă numai cu o anumită polarizare. Ele sunt adesea realizate din materiale compozite, cum ar fi filtrele Polaroid , utilizate pentru ochelari de soare și pentru fotografie . Acestea sunt în mare parte compuse din materiale care conțin lamele distanțate între ele de ordinul lungimii de undă a luminii incidente, iar cele mai utilizate în afara câmpului științific opresc sau atenuează lumina reflectată de-a lungul direcției ortogonale către acestea. Reflecția , în special pentru oglinzile de apă și suprafețele umede, este parțial polarizată, iar o parte din această lumină reflectată este blocată, permițând, de exemplu, unui pescar să vadă sub suprafața apei. Două filtre de polarizare suprapuse și orientate ortogonal oferă un efect de întunecare aproape totală a imaginii.
Chiar și lumina cerului este parțial polarizată, în special din anumite direcții, prin urmare, filtrele polarizante sunt folosite pentru a întuneca culoarea cerului fără a adăuga alte culori celorlalte obiecte. În fotografiile alb-negru sau color, pentru a controla reflectarea obiectelor și a apei, astfel de filtre sunt adesea folosite.