Okulary polaryzacyjne

Największy kłopot przy pisaniu tego artykułu miałem z jego rozpoczęciem. Pisząc o okularach polaryzacyjnych, wypada zacząć od wyjaśnienia zjawiska polaryzacji. Do minimum upraszczając klasyczną definicję, polaryzacja to właściwość fali poprzecznej – którą jest światło – polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób. Celowo, aby nie skomplikować klarowności wywodu, pomijam w artykule naukowy, dokładny opis polaryzacji światła.

articleImage: Okulary polaryzacyjne fot. Thinkstock

Zostanie tu potraktowany ogólnie, z pominięciem szczegółowych wyjaśnień zjawiska w oparciu o fizykę. Warto wspomnieć, że zjawisko polaryzacji zostało wyjaśnione na gruncie teorii falowej już w 1816 r. przez francuskiego fizyka i inżyniera A. J. Fresnela. Fresnel nie mógł nosić okularów polaryzacyjnych, pracował jednak przy remontach dróg i mostów, a więc również w warunkach, w których odbijające się od wszelkiego rodzaju obiektów promieniowanie słoneczne może oślepiać. Być może jego obserwacje podczas tych prac przyczyniły się do genialnych odkryć z zakresu optyki. Był jednym z twórców falowej teorii światła i, jak pisałem wcześniej, wyjaśnił również zjawisko polaryzacji. Czymże więc jest polaryzacja światła? Zacznijmy od tego, że światło to promieniowanie elektromagnetyczne (w zakresie długości fali od około 400 do 800 nm), które może zarejestrować nasz narząd wzroku. Wszystkie bodźce, które dopływają do nas za pośrednictwem wzroku to właśnie światło, które dociera bezpośrednio ze źródeł, które je emitują (np. słońce, żarówka, rozżarzony palnik kuchenki itp.) lub jest odbijane i rozpraszane od wszystkiego co nas otacza. Polaryzacja to jedna z wielu fascynujących właściwości światła. Polega ona m.in. na tym, że można wyeliminować pewną część światła, która dociera do naszych oczu w określonym kierunku. Wyobraźmy sobie, że siedzimy nad jeziorem. Tafla wody odbija i rozprasza promienie słoneczne. Pewna część tych odbitych i rozproszonych promieni słonecznych może (przy odpowiednim położeniu Słońca) docierać bezpośrednio do naszych oczu. Część odbije lub rozproszy się w zupełnie innym kierunku. Oczywistym jest, że promienie docierające bezpośrednio do naszych oczu wywołają u nas niepożądany efekt olśnienia. Zostaniemy po prostu oślepieni przez światło słoneczne odbite i rozproszone od tafli wody. Dzięki efektowi polaryzacji możemy wyeliminować tę część promieniowania, która może nas oślepić. Do tego celu służą odpowiednie filtry, zwane polaryzatorami. Są one tak zbudowane, że przy odpowiednim ustawieniu względem kierunku obserwacji „wytną” tylko tę część światła oślepiającą nasze oczy. Podobnie będzie, gdy zastosujemy okulary z filtrem polaryzacyjnym podczas jazdy samochodem. Promienie słoneczne odbijające się od drogi (szczególnie uciążliwe, gdy droga jest mokra), ale tylko te, które padają w kierunku naszych oczu zostaną zablokowane. Nie oznacza to, że przestaniemy widzieć, patrząc przez takie okulary. Pamiętajmy bowiem, że „wycinamy” tylko tę część światła, która może spowodować zjawisko olśnienia. Tak w wielkim skrócie można określić zmiany kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia fali świetlnej przy wykorzystaniu okularów polaryzacyjnych.

Jakie wobec tego mamy korzyści ze stosowania okularów z filtrami polaryzacyjnymi? Po pierwsze i najważniejsze, okulary takie można stosować podczas wykonywania czynności, przy których zagraża nam zjawisko olśnienia światłem odbitym i rozproszonym. Z sytuacją taką możemy spotkać się np. podczas jazdy samochodem. Stosując okulary polaryzacyjne, mamy – w sytuacji, o której jest mowa – o wiele większy komfort obserwacji drogi. Także podczas spacerów, łowienia ryb i wielu innych czynności wykonywanych na zewnątrz okulary polaryzacyjne mogą poprawić komfort widzenia. Mogą jednak zdarzyć się sytuacje, w których przez okulary polaryzacyjne nie będziemy widzieć wszystkiego jak należy. Aby rozwinąć ten wątek, musiałbym znów zagłębić się w szczegóły związane z m.in. budową wyświetlaczy i ekranów ciekłokrystalicznych. Nie wchodząc jednak w szczegóły, trzeba powiedzieć, że możliwe jest zakłócone widzenie niektórych typów wyświetlaczy ciekłokrystalicznych, gdy patrzymy na nie przez okulary polaryzacyjne. Chcąc stosować okulary polaryzacyjne, np. podczas jazdy samochodem, warto więc sprawdzić, czy widać przez nie wskazania na desce rozdzielczej samochodu. Wskazania takie są coraz częściej wyświetlane na zintegrowanych wyświetlaczach ciekłokrystalicznych. Piszę o tym, opierając się na osobistych doświadczeniach, gdyż zakładając okulary polaryzacyjne w moim samochodzie, nie jestem w stanie obserwować wskazań wyświetlanych na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym. Całe szczęście, że są to tylko dane z radiowego RDS-u i temperatura. Gorzej byłoby, gdyby były tam również dane o prędkości. Myślę, że podczas zatrzymania przez policję za przekroczenie prędkości nie pomogłoby tłumaczenie, że nie mogliśmy obserwować prędkościomierza z uwagi na okulary polaryzacyjne.
W sprzedaży okulary polaryzacyjne pojawiają się już powszechnie. Można je kupić praktycznie w każdym miejscu oferującym okulary przeciwsłoneczne. Są one z reguły nieco droższe niż zwykłe okulary przeciwsłoneczne. Na pierwszy rzut oka wyglądają tak samo, jak okulary bez polaryzacji. Mogą być jaśniejsze lub ciemniejsze, a to, co odróżnia je od okularów bez polaryzacji to jedynie informacja na oprawkach. Zakładając okulary polaryzacyjne w miejscu, gdzie są sprzedawane, nie musi być też warunków, aby jednoznacznie móc ocenić, czy są to okulary polaryzacyjne. Jest jednak bardzo prosty sposób, aby każdy, kto chce się upewnić, że kupuje okulary z polaryzacją mógł się przekonać, że kupuje właśnie taki produkt. Ten bardzo prosty eksperyment pozwoli nam również raz jeszcze zrozumieć, że zjawisko polaryzacji polega na „wycięciu” światła padającego w określonym kierunku (lub, jak ktoś woli, zmianach oscylacji zaburzenia). Jeśli okulary polaryzacyjne „wycinają” światło odbite i rozproszone pod odpowiednim kątem, to wystarczy skrzyżować ze sobą dwa takie polaryzatory, aby wyciąć praktycznie wszystko. Wystarczy więc wziąć dwie pary okularów polaryzacyjnych i ustawić je prostopadle do siebie (sytuację taką przedstawiam na poniższym zdjęciu). Obracając okulary względem siebie, zauważymy, że gdy znajdują się prostopadle względem siebie ilość docierającego światła jest minimalna. Jeśli taki eksperyment powtórzylibyśmy ze zwykłymi okularami przeciwsłonecznymi lub gdy tylko jedne z okularów są polaryzacyjne, nie zaobserwowalibyśmy takiego efektu.
 

Okulary polaryzacyjne

Zdjęcie 1. Metoda sprawdzenia polaryzacji okularów przeciwsłonecznych. (A) – Oprawki okularów są ustawione równolegle względem się`bie. (B) – Oprawki okularów są ustawione prostopadle względem siebie


Szczegółowe wymagania i metody badań dla okularów polaryzacyjnych określone są w Polskiej Normie PN-EN 1836:2007 Ochrona indywidualna oczu. Okulary i filtry chroniące przed olśnieniem słonecznym do zastosowań ogólnych i filtry do bezpośredniej obserwacji słońca. Niniejsza norma definiuje filtr polaryzacyjny chroniący przed olśnieniem słonecznym jako filtr, którego współczynnik przepuszczania zależy od polaryzacji promieniowania. Aby sprawdzić, czy okulary polaryzacje są prawidłowo wykonane, bada się stopień polaryzacji, który jest definiowany, jako: 

Okulary polaryzacyjne   ,gdzie
Tpmax są maksymalnymi wartościami współczynnika przepuszczania światła, wyznaczonymi w świetle liniowo spolaryzowanym,
Tpmin są minimalnymi wartościami współczynnika przepuszczania światła, wyznaczonymi w świetle liniowo spolaryzowanym.

Schemat przyrządu do wyznaczania osi polaryzacji (zgodny z PN-EN 1836:2007) przedstawiono na rysunku 1.

Okulary polaryzacyjne

1 – podziałki
2 – górny pręt rejestrujący
3 – rozdzielone pole polaryzatorów
4 – dolny pręt rejestrujący
5 – dźwignia obrotu rozdzielonego pola
6 – okno boczne
 

Rys. 1. Przyrząd do wyznaczania osi polaryzacji

Okulary przeciwsłoneczne zakłada się na przyrząd, umieszczając je na poziomych prętach rejestrujących w takim położeniu, w jakim są normalnie noszone, tzn. przednią stroną zwróconą na rozdzielone pola polaryzatorów. Za pomocą systemu regulacji pionowej należy ustawić przyrząd tak, aby środek rozdzielonego pola pokrywał się ze środkiem każdej z soczewek. Jeżeli okulary przeciwsłoneczne są wyposażone w filtry polaryzacyjne, to powinny być one tak zamocowane w oprawie, aby ich płaszczyzna polaryzacji nie odchylała się od kierunku poziomego więcej niż ± 5°. Odchylenie między płaszczyzną polaryzacji filtrów, lewego i prawego, wynikłe z ich błędnego ustawienia, nie powinno być większe niż 6o.
Można stwierdzić, że okulary polaryzacyjne pozwalają na obserwację otoczenia, eliminując niekorzystne odbicia. W sposób naturalny zwiększa to kontrast obserwacji. Okulary tego typu mogą być stosowane m.in. przez kierowców, marynarzy, sportowców, a także osoby wykonujące wszelką aktywność fizyczną w warunkach silnego nasłonecznienia.

Grzegorz Owczarek
CIOP-PIB
Artykuł pochodzi z miesięcznika „Praca i Zdrowie”. Więcej o BHP przeczytasz tu i tu

 

Abc/Bhp 29.06.11
Zobacz wszystkie materiały pochodzące z:
Skomentowano 0 razy
Zapisz się na bezpłatny Newsletter BHP

Wyświetlanie listy artykułów

Nie znaleziono żadnych artykułów.
Średnia ocena artykułu (oddanych głosów: 0)

Aktualności - BHP

Polecane lektury

Polecamy: