Как это работает: поляризация в дисплеях
Лето — прекрасная, яркая и солнечная пора, по крайней мере в теории. Представьте себе, вы собираетесь отправиться в парк или, например, на дачу, надеваете солнцезащитные очки, выходите на улицу, достаете внезапно зазвонивший смартфон и… не видите на экране ровным счетом ничего. Почему? Об этом читайте далее.
Содержание
Нет, с аппаратом все в порядке. Стоит снять очки и изображение возвращается на место, но разглядеть что-либо через любимый полароид невозможно. Даже если выкрутить яркость на максимум, дисплей выглядит темным, фиолетовым или даже совершенно черным. Этому доставляющему неудобства эффекту подвержены самые разные электронные устройства: смартфоны, планшеты, ноутбуки, мониторы и даже банкоматы и аппараты по продаже билетов.
Виноват поляризационный фильтр.
Что такое поляризация?
Наверняка вы слышали о поляризованных солнцезащитных очках, если сами не пользуетесь сами продукцией Polaroid. А задумывались ли вы, что в них особенного, как работает и где еще применяется эффект поляризации?
Вероятно, для вас станет сюрпризом, что поляризационные фильтры встроены практически в каждый дисплей. Убедиться в этом несложно: достаточно надеть хорошие солнцезащитные очки и повертеть в руках смартфон или взглянуть на монитор под углом. Но то, как поляризация связана с эффектом «черного зеркала», возникающего в эти моменты, не понять без дополнительных объяснений.
Ученый расскажет вам, что свет имеет корпускулярно-волновую природу, но это довольно сложная и запутанная концепция. Для объяснения того, что такое поляризационный фильтр и зачем он нужен, достаточно упрощенного объяснения, не подразумевающего серьезной лекции по физике.
Свет проявляет одновременно и свойства потока частиц, и свойства волны. Для наших целей, можно представить, будто он состоит из отдельных фотонов, которые движутся в пространстве колеблясь, будто на гребне волны. Вектор этого изгиба как-то расположен в пространстве. Исходящий от солнца естественный свет раскаленных докрасна тел и других естественных источников состоит из хаотично расположенных волн, в которых не прослеживается закономерностей. Встречаясь с различными отражающими поверхностями, световые волны начинают колебаться более упорядоченно, обычно горизонтально. Таковы, например, блики на поверхности озера или кузове автомобиля.
Что такое поляризационный фильтр?
Поляризационные фильтры поглощают световые волны, которые колеблются вдоль определенной оси, а остальной свет пропускают без препятствий. Еще до того, как явление было описано учеными, в качестве поляризационных фильтров использовали тонкие пластины турмалина. У нас нет достоверных доказательств, но некоторые историки считают, что викинги использовали их для навигации. «Солнечные камни» помогали разглядеть светило сквозь туман и тучи, чтобы определить направление.
Подходящие минералы-поляризаторы, бывшие тогда большой редкостью и высоко ценившиеся, больше не используются в таком качестве. Еще с конца XX века благодаря химии производство линейных поляризаторов, в том числе и для солнечных очков, сильно удешевилось. Сегодня для изготовления поляризационных фильтров применяют пленки на основе особых кристаллов. Обычно в их основе — герапатит или другие сложные соединения йода.
Фильтры поляризующих солнцезащитных очков поглощают горизонтально-ориентированные волны. Изображение становится темнее, но, поскольку через фильтр продолжают проникать вертикально-ориентированные волны, вы по-прежнему можете видеть, а блики уже не так беспокоят.
В некоторых солнцезащитных линзах напротив — поляризационные фильтры блокируют все световые волны, за исключением тех, что ориентированы вертикально. Кроме того, хорошие солнцезащитные очки защищают сетчатку глаза от ультрафиолетовых лучей, так что носить их — хорошая идея.
Поляризация и гаджеты
Проблема в том, что в экранах ваших гаджетов тоже есть поляризационные фильтры. Они — неотъемлемая часть некоторых разновидностей матриц, где такие слои используются для формирования изображения и регулировки яркости, а также выступают в роли антибликовых фильтров. Так, большинство матриц LCD-мониторов подсвечиваются поляризованным светом.
Работают они так же, как и фильтры в солнцезащитных очках, отсекая свет, ориентированный, например, вертикально, и пропуская горизонтальные волны. Беда в том, что когда вы смотрите на такой экран в очках, которые отсекают горизонтальные волны, линзы задержат свет, исходящий от экрана полностью.
Другими словами, если экран излучает горизонтально-ориентированный свет, а ваши солнцезащитные очки блокируют все, кроме вертикально-ориентированного света, фотоны не достигнут глаза, а вы будете созерцать очень темное или полностью черное изображение.
У некоторых устройств этот эффект более выражен, чем у других. Как правило, прослеживается зависимость и, чем раньше выпущен смартфон и чем меньше его стоимость, тем вероятнее вы столкнетесь с описанной проблемой.
Во многих гаджетах высокого класса эту проблему успешно обходят, например, располагая поляризационные слои под углом в 45 градусов. Так вы не заметите поляризационных фильтров, даже если будете вглядываться в экран в очках. Примером могут служить нынешние поколения iPhone, iPad и смартфонов Google Pixel. К счастью, даже если экран, на который вы смотрите, полностью черный, снимать солнцезащитные очки не обязательно, достаточно повернуть устройство на 90 градусов. Поляризационный фильтр дисплея и поляризационный фильтр в очках совпадут по ориентации, и свет сможет добраться до ваших глаз. Проблемы возникнут только в случае с мониторами ПК, многие из которых не поворачиваются в портретный режим.
Вместо заключения
Теперь вы знаете об еще одной маленькой тайне производителей современной электроники. Я продолжу раскрывать их в серии статей из цикла: «как это работает». Пока еще продолжение не вышло, можете поэкспериментировать самостоятельно и выяснить, у экранов каких из ваших устройств есть поляризационные фильтры, и как они расположены. Только не забудьте рассказать о своих открытиях в комментариях.
Вы, наверняка, не раз слышали от продавцов солнцезащитных очков, что их товар имеет “поляризационные фильтры”. Самое забавное, что многие из этих продавцов не имеют ни малейшего представления о том, как работают эти самые фильтры и зачем они нужны.
Как работает поляризация
Как вы, вероятно, знаете из школьного курса физики, свет представляет собой электромагнитную волну (синусоиду). Волны дневного света колеблются во всех направлениях трехмерного пространства.
Но как только такой свет падает на отражающую поверхность, вроде воды или гладкой асфальтированной дороги, большая часть отраженных волн начинает колебаться в горизонтальной плоскости. Этот “горизонтальный свет” создает яркие блики, которые слепят человека.
Поляризационный фильтр представляет собой своеобразную решетку, которая останавливает горизонтальные волны, но пропускает вертикальные. Таким образом, вы видите объект, но не видите ярких световых бликов. Очень полезная функция для рыбаков и водителей.
Так работает поляризационный фильтр
Как уже говорилось выше, не стоит путать поляризацию и защиту от ультрафиолета. Поляризация спасает от бликов, но практически не влияет на прохождение опасных ультрафиолетовых лучей. Если вы хотите быть уверены в том, что ваши глаза защищены, вам нужно искать конкретно солнцезащитные очки с защитой по стандарту UV400. Такие очки блокируют практически все ультрафиолетовое излучение.
К сожалению, проверить очки на УФ-защиту в “полевых” условиях рыночной раскладки практически невозможно. Вам придется верить либо наклейке на очках, либо продавцу на слово. Потому, если покупаете очки, в надежности которых сомневаетесь, зайдите в ближайшую оптику и попросите консультанта проверить покупку на профессиональном спектрометре.
Проверка солнцезащитных очков на защиту от ультрафиолета
Солнцезащитные очки и смартфон
С физикой закончили, теперь вернемся к смартфонам. Жидкокристаллический дисплей гаджета чернеет при взгляде сквозь солнцезащитные очки потому, что он тоже имеет поляризационный фильтр.
Впрочем, исправить ситуацию очень просто. Наклоните голову или переверните гаджет на 90 градусов, и изображение на экране появится. Ну, или снимите солнцезащитные очки.
Легко исправить, чтобы экран вашего телефона был виден в солнцезащитных очках
Как бы мы ни полагались на сотовые телефоны в повседневной жизни, они не лишены недостатков. Многие из них восприимчивы к вредоносным программам, их батареи изнашиваются, и их неправильное падение привело к отказу многих экранов.
Многое из того, что может пойти не так, зависит от модели, но есть у всех них есть одна общая черта: экраны и солнцезащитные очки несовместимы. Вы знаете, о чем мы говорим.
Мы все были там, нам нужно было что-то прочитать на нашем телефоне снаружи, только чтобы бороться, потому что наши солнцезащитные очки делают экран невозможным. Мы могли бы снять очки, но солнце горячее и яркое, так что это тоже не лучший вариант.
Не бойся, надежда еще есть
Чтобы вы не думали, что неспособность читать на телефоне в темных очках — это просто часть жизни, с которой мы должны согласиться, поймите не только, почему это происходит, но и то, что это не должно быть так.
Речь идет о поляризации, о которой мы много слышали с линзами очков. По сути, фотонные частицы, из которых состоит свет, движутся зигзагообразной волной к нашему глазу. Однако неполяризованные световые частицы движутся одновременно во многих направлениях.
Частицы по-разному реагируют при отражении от различных поверхностей, поэтому некоторые оставляют нас с бликами, а другие, как в случае с нашими телефонами, с темнотой.
Поляризационные фильтры поглощают световые волны, которые колеблются на определенной оси, поэтому в случае поляризационных солнцезащитных очков поглощаются горизонтально колеблющиеся волны. Только вертикальные волны проходят сквозь линзы и попадают в ваш глаз.
Идея состоит в том, чтобы уменьшить блики, что, безусловно, делают солнцезащитные очки. Но при этом он значительно снижает количество света, который мы видим от определенных экранов, например от экранов сотовых телефонов.
Такова наука. Что нам с этим делать?
Проблема в том, что наши устройства тоже имеют поляризационные фильтры. Использование их с солнцезащитными очками — плохая идея. Как мы знаем, увеличение яркости экранов не очень помогает решить проблему.
Поскольку все зависит от пути, по которому световые частицы попадают в наши глаза. Когда вы смотрите прямо на наши телефоны, горизонтально вибрирующий свет, который они излучают, блокируется очками, которые пропускают только вертикально вибрирующий свет. Следовательно, темнота.
Исправить это на самом деле довольно просто. Если вам не удается увидеть свой телефон, просто поверните экран на 90 градусов. Подойдет любое направление.
Это позволит выровнять поляризационный фильтр экрана с вашими солнцезащитными очками, позволяя свету проходить через линзы в ваши глаза.
Сумасшедший, правда? У науки есть свой образ жизни.
Какой сотовый телефон вы используете? Это может быть вредно для вашего здоровья
По мере того, как сотовые телефоны стали набирать популярность, время от времени появлялись сообщения или слухи, что их использование может привести к раку. В конце концов, сотовые волны так близко к нашим головам не считались чем-то хорошим. Как мы узнали, у этой концепции есть свои недостатки.
Как проверить поляризацию очков с помощью смартфона
Что такое поляризация
Наличие поляризационного фильтра в солнцезащитных очках может существенно облегчить жизнь не только водителям, рыбакам или профессиональным спортсменам, но и помочь каждому чувствовать себя более комфортно при нахождении на солнце. Но не все знают, как он устроен.
Как известно, свет — это электромагнитное излучение, представляющее собой разнонаправленные волны в виде пучков. Эти рассеянные пучки света называются не поляризованными. Однако после столкновения с препятствиями такие волны начинают двигаться более упорядоченно. В этом случае говорят, что свет приобрел плоскость поляризации.
Вам наверняка неоднократно доводилось видеть прямолинейные солнечные лучи, пронизывающие облака, или тонкий прямой луч, пробивающийся в запыленной комнате через щель в окне. Это явление прямолинейного распространения света знакомо нам еще из школьного курса физики.
Например, при попадании на водную поверхность, свет преломляется вглубь воды, и также отражается от ее поверхности, становясь частично поляризованным, то есть лучи приобретают определенную направленность. Большая часть лучей после столкновения с водной гладью, отражается от нее в горизонтальной направленности, что воспринимается нами как блики. Особенно этот эффект заметен, когда солнце находится под острым углом к водной поверхности, например, сразу после восхода.
Решить эту проблему можно, используя очки со специальными поляризационными фильтрами, представляющими собой дифракционную решетку с оптическими осями, которые не пропускают горизонтальные волны света.
Проще говоря, поляризационное покрытие — это сито, которое проецирует лучи света только в определенной плоскости. Оно наносится между слоями линзы в виде специальной жидкокристаллической пленки и проецирует свет только в однонаправленной плоскости. В результате мы видим через очки более контрастную, но менее яркую картинку. С помощью фильтра такие очки не только спасут ваши глаза от яркого солнечного света, но и будут блокировать все блики, улучшая видимость.
Как проверить поляризацию в очках
Самый простой способ проверить очки на наличие поляризационного покрытия — воспользоваться специальными тест-картинками. Честный продавец всегда сам предложит вам воспользоваться таким тестом перед покупкой солнцезащитных очков. Глядя на тест в поляризационных очках, можно рассмотреть изображение, которое нельзя увидеть без специального фильтра. Иногда картинка, рассмотренная сквозь очки, может дополниться новыми деталями.
Еще один простой способ — взять вторую пару очков с поляризационным фильтром. Посмотрите через обе пары на любой объект, а затем начните медленно вращать одну пару очков относительно другой на 90° в параллельной плоскости. Вы заметите, что объект начнет затемняться.
Как проверить поляризацию с помощью смартфона
В дисплеях смартфонов и ЖК-телевизоров также широко применяются поляризационные фильтры. Они являются одним из элементов, формирующих изображение путем упорядочивания и контроля расположения жидких кристаллов в матрице, регулировки интенсивности их освещения, а также в роли антибликовых фильтров. Если убрать такое покрытие с экрана, то вы увидите только серо-белое изображение.
Если посмотреть на экран смартфона в поляризационных очках, изображение будет казаться нечетким, а при повороте линз станет искажаться ещё сильнее, пока совсем не затемнится. В обычных очках без фильтра такого эффекта не будет.
Таким образом, чтобы проверить очки на наличие поляризации, вам достаточно посмотреть на дисплей вашего телефона, вращая его перед собой под разными углами. Если картинка становится темной, значит в ваших очках есть поляризационный фильтр.
Заключение
Теперь вы знаете, что такое поляризация солнцезащитных очков и как можно проверить наличие поляризационного фильтра, используя для этих целей свой смартфон, тем более, что такая проверка не отнимет у вас много времени. Помните, что высокая стоимость не всегда гарантирует высокое качество, а приобретая солнцезащитные очки, вы покупаете не только модный аксессуар на лето, но и защиту ваших глаз от неблагоприятного воздействия солнечных лучей.
