A fénypolarizációval kapcsolatos, elmúlt évtizedekben végzett széleskörű biofizikai és környezetoptikai vizsgálatok sürgették egy olyan módszer kifejlesztését, mely az ember számára pótolja a polarizációlátást, valamint lehetővé teszi a különböző élőhelyek polarizációs sajátságainak részletes tanulmányozását.
Régebben is voltak a fény polarizációs tulajdonságait mérő műszerek, melyek nagyon pontosan mérték a fény intenzitását, polarizációfokát és polarizációszögét, ezek azonban egyszerre csak egy fénysugarat vizsgáltak, azaz a mérési térszögük nagyon kicsi volt. Az égboltfény polarizációját korábban olyan pontforrású polariméterekkel mérték, melyekkel a látótérnek csupán néhány fokos szögtartománya volt lefedhető. Az egész égbolt ezzel való letapogatása órákat vett volna igénybe, mialatt maga a mérendő polarizációs mintázat a Föld forgása miatt nagymértékben módosul. Az utóbbi évek számos fejlesztésének köszönhetően azonban ma már nagy szögtartományon belül is elvégezhető az égboltfény polarizációjának mérése.
A polarimetria lényege: Egy lineárisan poláros fényforrást forgó polárszűrőn át nézve szinuszosan változó fényintenzitást érzékelünk. Ennek a módszernek a segítségével feltérképezhetők a környezet lineáris polarizációs mintázatai. A lineáris polarizáció pontos méréséhez az intenzitás, a polarizációirány, a lineáris polarizációfok adott hullámhosszon való méréséhez polariméterre van szükség. Ez a mérőeszköz alapesetben adott hullámhossz mellett minimum három független mérést végez. Ennek során a fényintenzitás kerül meghatározásra lineáris polárszűrőn keresztül három különböző áteresztési irány mellett. A mért intenzitásértékekből kiszámítható a polarizációirány és a lineáris polarizációfok.
Képalkotó polarimetria: A képalkotó polariméterek segítségével a tér több irányába egyszerre is mérhető a fénypolarizáció. Az első képalkotó polariméterek csak az 1980-as években jelentek meg. Ezen eszközök alkalmazása forradalmasította a természetben és a mesterséges környezetben előforduló polarizációs mintázatok feltérképezését, mert segítségükkel mérhetővé váltak a nagy kiterjedésű objektumok (pl. vízfelszínek, épületek), vagy az időben változó, csak rövid ideig megjelenő, vagy előre nem kiszámítható helyeken és időben fellépő légköroptikai jelenségek polarizációs sajátságai. A polarimetriai mérések során egy rögzített kamerával felvételeket készítenek egy kiválasztott tárgyról, miközben az objektív lencséje elé helyezett lineáris polárszűrőt három eltérő állásba forgatják. A polárszűrő áteresztési irányát kezdetben például függőlegesre állítják, majd 45°-kal az óramutató járásával megegyező irányban elforgatják a szűrőt, amit még egyszer megismételnek. Az így rögzített 3 fotó egyes képpontjainak 3 fényintenzitásértékeiből kiszámítható a polarizációirány és a lineáris polarizációfok, amit számítógépes kiértékelés eredményeként hamisszínes ábrákon lehet megjeleníteni. Így az összes képpont polarizációs sajátságait megjelenítve láthatóvá válik számunkra a tárgy polarizációs mintázata.
A terepi körülmények között a legkönnyebben és ezért leggyakrabban használatos képalkotó polarimetriai eljárás a forgó analizátoros módszer. Itt egy fényképezőgép objektívjében, egy forgatható szűrőtárcsában kapott helyet egy lineáris polárszűrő, mely három előre meghatározott áteresztési irányban rögzíthető.
Az égbolt-polarizációs mérésekhez használt Nikon D3 képalkotó polariméter vázlatos felépítése
A sztereo-polarimetria e módszernek egy olyan irányú továbbfejlesztése, ami tulajdonképpen a sztereoszkópikus képalkotás és a videopolarimetria összeházasításával már a tárgyak és élőhelyek térbeliségét is hűen visszaadja. E módszert alkalmazva a természetben fellelhető bármilyen polarizációs mintázat mérhető és megjeleníthető három dimenzióban. Az eljárás során egy háromlábú állványra rögzített kamerával két képet kell készíteni: egyet a bal, egyet a jobb szem számára. A mérés során az első felvétel befejeztével az egész állványt vízszintesen balra kell tolni a vizsgált tárgy távolságától függő eltolási hosszal. Mivel két szemünk távolsága 6-7 cm, körülbelül ekkora kell legyen a bázistávolság is. Akárcsak a polarimetriánál, itt is három különböző polárszűrő állásnál kell egy-egy felvételt készíteni, külön a bal és a jobb szem számára. A kiértékelés során a polárszűrő három állása szerinti fényintenzitásokból kiszámolható a lineáris polarizációfok és a polarizációszög a felvétel minden egyes képpontjára.
A sztereóképpárt nézve némi kancsalítással közelítsük egymáshoz a két képet és amikor ezek fedésbe kerülnek, akkor kialakul agyunkban a 3 dimenziós érzéklet. Ez a módszer csak kisebb méretű képpároknál működik.
Egy fényes sötétkék autó sztereo-videopolarimetriai mintázata. 1. sor: Színes fénykép, ahogy az emberi szem érzékeli. 2. sor: Polarizációfok-mintázat, ahol a fekete jelöli a polarizálatlan, míg a fehér a teljesen poláros fényt. 3. sor: Polarizációirány-mintázat négyszínű palettával. 4. sor: Polarizációfokkal modulált fényintenzitás mintázat, ahol a piros szín kódolja a polarizációfokot. 5. sor: Polarizációiránnyal modulált fényintenzitáseloszlás, ahol a színek kódolják a polarizációirányt (Fotó: Horváth Gábor)
Forrás