Springen naar inhoud

Polarisatiepatroon autoruit en asfalt


  • Log in om te kunnen reageren

#1

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 september 2014 - 22:30

Tijdens een autorit bij zonnig weer kun je, als je een polaroid zonnebril draagt, via de achteruitkijkspiegel een hokjespatroon in de achterruit zien. De achtergrond die achter de achterruit zichtbaar is moet een groot egaal vlak zijn, zoals het asfaltwegdek of de motorkap van een achterligger. De zon moet recht van achteren schijnen, zoals bijvoorbeeld rond het middaguur op een weg naar het noorden. Het zonlicht blijkt gepolariseerd te worden door de schuine weerkaatsing op de weg of motorkap. Hoe donkerder het asfalt en hoe donkerder de kleur van de motorkap, des te sterker de polarisatie.
 
asfalt.JPG
Tegenlichtfoto door polarisatiefilter en achterruit. Hokjespatroon zichtbaar op asfalt, maar niet op de stoep links en de klinkers. 
 
motorkap.JPG
Hokjespatroon zichtbaar op motorkap, maar niet op asfalt in de schaduw.
 
Mijn vraag is nu waardoor asfalt het licht polariseert, en waarom sterker dan andere wegdeksoorten. Is het asfalt in wezen een vlak oppervlak met een brekingsindex? Draagt de zwarte kleur bij aan de polarisatie doordat het ongepolariseerd strooilicht onder het oppervlak wegneemt?


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 september 2014 - 01:40

Dat lijkt me wel het geval - asfalt is normaliter inderdaad behoorlijk zwart zodat er weinig verstrooid licht is, maar mogelijk wel gereflecteerd (en daardoor gepolariseerd) zonlicht.

Waarschijnlijk zul je dit effect nog sterker merken als je bijvoorbeeld je auto parkeert bij een meer, waarbij je door de achterruit naar het meer kijkt terwijl de zon aan de andere kant van dat meer staat.

Andere, mogelijk handiger te herhalen experiment is om dit in het donker te bekijken en een laser met een brede bundel (te realiseren door er een lensje voor te plaatsen) door de achterruit te schijnen. Let wel dat die brede bunden voor je veiligheid essentieel is - ga het niet proberen met een onaangepaste laserpointer, dan kan je in 1 poging permanent blind maken.
Victory through technology

#3

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 22 september 2014 - 19:56

Ik zie geen hokjespatroon in de achterruit als de achtergrond een gerimpeld wateroppervlak is. Het door het gerimpelde wateroppervlak gereflecteerde licht is nauwelijks gepolariseerd. Bovendien zit de onderrand van de achterruit slechts 10° onder de horizon. Gereflecteerd licht van een (vlak) wateroppervlak dichtbij de horizon is veel zwakker gepolariseerd dan dat van de Brewsterhoek-richting, die 35° onder de horizon zit.
 
water.JPG
Tegenlichtfoto door polarisatiefilter en achterruit. Het filter heeft de schitteringen op het water weggenomen, maar er is geen hokjespatroon in de achterruit verschenen. (Zonshoogte 35°)


#4

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 23 september 2014 - 01:05

Interessant experiment, ik had er eigenlijk meer van verwacht, maar de rimpeling in het water kan voor wat roet in het eten zorgen natuurlijk, evenals een heel lage hoek van de zon boven de horizon.

In mijn ervaring is het effect van polarisatie filters op hoe water eruit ziet best spectaculair, maar niet onder alle omstandigheden.

Toch maar proberen met een gepolariseerde lichtbron dan - desnoods een zaklamp met een polarisatiefilter ervoor (pas bij plastic filters wel op dat ze niet smelten gezien de ze helft van het licht absorberen).
Victory through technology

#5

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 oktober 2014 - 23:52

Ik heb het gisteren nog eens bekeken bij een groter wateroppervlak, en lagere begroeiing aan de overkant, bij windstil weer. Er verschijnt geen hokjespatroon in de achterruit bij de waterachtergrond.
 
PolarisatieAmstelAutoruit.gif
Knipperfoto door polarisatiefilter en achterruit; geen hokjespatroon. De stand van het polarisatiefilter wisselt tussen horizontaal en verticaal. Tegenlichtopname. (Deze knipperfoto is een animated gif) 
 
PolarisatieAmstel.gif
Knipperfoto door polarisatiefilter, buiten de auto. De polarisatie is vooral onderaan de foto zichtbaar, nabij de Brewsterhoekrichting. (Zonshoogte 35°)


#6

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 oktober 2014 - 01:20

Zeker interessant! Bij de 2e foto zie je wel heel duidelijk hoe het polarisatiefilter het water dat op het licht reflecteert weet te blokkeren, dus je kunt er gerust van uitgaan dat dat licht gepolariseerd is.

Ik denk dat je het blokkenpatroon niet krijgt omdat je slechts kleine puntjes in het water die gepolariseerd reflecties geven, terwijl het meeste licht toch uit de lucht erachter komt. Bij de eerste foto lijkt de lucht wat blauwer te worden, ook een typisch effect van polarisatiefilters in fotografie (en voor zover ik weet de voornaamste toepassing).

Victory through technology

#7

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 oktober 2014 - 12:33

Nog een knipperfoto van een asfaltweg, omdat het hokjespatroon bij asfalt het hoofdonderwerp van dit topic is. Het verschil tussen de polarisatierichtingen is duidelijk groter dan bij water, ook dichtbij de horizon. De foto is niet door de achterruit van een auto gemaakt, maar verheldert toch waarom het hokjespatroon in de achterruit zichtbaar wordt bij een achtergrond van asfalt, en niet van water.
 
PolarisatieAsfalt.gif
 
 

Is het asfalt in wezen een vlak oppervlak met een brekingsindex?

 

Asfalt blijkt inderdaad een brekingsindex te hebben, n=1.6 (1). De Brewsterhoek van asfalt is dan 58°, wat nauwelijks verschilt met die van water. Toch verklaart dat niet de sterke polarisatie van door asfalt nabij de horizon gereflecteerd licht, dus de oorzaak van die polarisatie blijft onduidelijk.
 

Voor de aardigheid nog een knipperfoto van water, gezien vanaf een brug.
PolarisatieAmstelBerlagebrug.gif


#8

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 oktober 2014 - 13:59

Dat asfalt lijkt inderdaad sterker te polariseren, en vooral ook uniformer waardoor je de blokjes beter zult zien.

Ik denk dat dat met een glad wateroppervlak ook wel lukt - misschien een keer op een totaal windstille dag proberen.
Victory through technology

#9

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 oktober 2014 - 14:41

De knipperfoto's van bericht #5 en #7 zijn al gemaakt bij windstilte (geen voelbare wind). Wat ik zou willen is een knipperfoto maken van nat asfalt in de zon na regen, en dat vergelijken met de knipperfoto van droog asfalt. Nat asfalt lijkt vermoedelijk op een glad wateroppervlak, zonder door de wind gemaakte golven en rimpelingen.
 
 

Bij de eerste foto lijkt de lucht wat blauwer te worden, ook een typisch effect van polarisatiefilters in fotografie

 
De wisselende blauwe tint van de lucht op die knipperfoto kan ook komen doordat de witbalans op de automaat stond. (De belichting en het diafragma hadden een vaste waarde.)


#10

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 oktober 2014 - 01:36

Een laag water op asfalt zou waarschijn een beter experiment zijn dan een glad wateroppervlak. Hoewel er geen voelbare wind stond zie ik toch duidelijk golfjes in dat water - dan kan uiteraard gevolg zijn van vaart, stroming of desnoods zwemmers in dat water (geen idee wat het precies is), maar het is zeker geen spiegelglad meer of iets dergelijks.
Victory through technology

#11

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 oktober 2014 - 11:31

Het water was de Amstel, de golfjes komen van boten en van stroming.
 
Misschien verschillen we van mening over de polarisatiegraad van het licht van de hemel. Ik denk dat het relevante stukje hemel in oktober nauwelijks gepolariseerd is, zoals de knipperfoto's van #5 en #7 ook laten zien. Het gaat om het stukje hemel tussen de zon en de horizon, want een glimmend horizontaal oppervlak is sterk gepolariseerd als je het in die richting ziet. Een stukje hemel is gepolariseerd als het op 90° afstand van de zon staat. Maar in oktober blijft de zon in Nederland vrij laag, maximaal 35° boven de horizon. Als de lichtbron ongepolariseerd is krijgt het door een oppervlak gereflecteerde licht alleen polarisatie van de reflectie op dat oppervlak.
 
De polarisatiegraad van reflectie op een spiegelglad wateroppervlak volgt uit de Fresnelvergelijkingen, hier weergegeven in een grafiek voor n=1.33. De 'hoek onder de horizon' is het complement van de hoek van inval. Op de x-as markeert punt H de horizon, A de onderkant van een gemiddelde autoruit, en B de richting van de maximale polarisatiegraad (de richting van de Brewsterhoek). De grafiek laat zien dat de reflectie op een vlak wateroppervlak in de zone AH nauwelijks polarisatie oplevert, veel minder dan de asfaltweg op mijn knipperfoto. Dus eerlijk gezegd valt er geen hokjespatroon in de achterruit te verwachten als de achtergrond een glad wateroppervlak is.
 
Fresnel.png


#12

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 oktober 2014 - 17:57

Ha, Können zegt wat over asfalt en polarisatie, in zijn boek 'gepolariseerd licht in de natuur' (1980).1  Hij bevestigt dat een donker wegdek zoals asfalt de sterkste polarisatie vertoont. Asfalt vertoont de sterkste polarisatie, beton de zwakste, en bakstenen zitten er tussen in. Het is een voorbeeld van de regel van Umow, die geldt voor 'ruwe oppervlakken': hoe donkerder het materiaal, des te hoger Pmax, het maximum van de polarisatie P(φ). waarbij φ de fasehoek is, de hoek tussen de invallende en de verstrooide lichtstraal. P is gewoonlijk maximaal nabij φ = 90°. De verklaring is dat een enkelvoudige reflectie op een ruw hobbeltje bij φ ≈ 90° de maximale polarisatie van een lichtstraal oplevert, en dat meervoudige reflecties van de lichtstraal die polarisatie verminderen. Donker materiaal heeft de minste meervoudige reflecties.
 
Zo is zelfs de bodem van de maan onderzocht door de polarisatie P(φ) in de loop van een maand via de telescoop te meten. Dan komt φ overeen met de schijngestalte. Het licht van de volle maan (φ = 0°) is niet gepolariseerd, de polarisatie is maximaal bij ongeveer eerste/laatste kwartier (φ ≈ 90°). [1
 
Ik heb een close-up knipperfoto van het asfalt gemaakt om te zien welk onderdeel het meeste licht reflecteert. Dat is het oppervlak van de steentjes, niet de randen en voegen. Blijkbaar zit de 'ruwheid' die er toe doet in het vlakke laagje bitumen op de steentjes. Of is het glans?
 
Können stelt dat je de reflectie van het ruwe oppervlak moet proberen te onderscheiden van de glans. Bij gekleurde oppervlakken is het onderscheid makkelijk: de reflectie van het ruwe oppervlak is gekleurd, en glans is kleurloos. Op de foto vertonen bijvoorbeeld de bakstenen glans. Glans vertoont maximale polarisatie bij de Brewsterhoek, die kleiner is dan 90°.
 
closeup_asfalt.gif
Knipperfoto van asfalt door polarisatiefilter. Zon schijnt, φ = 50°. Wegdek vrijwel droog (ondanks de vochtige indruk op de foto).


#13

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2014 - 21:29

Ik denk dat het gepolariseerde licht ontstaan door het onder een grote hoek invallen van licht, in de 2e foto , niet recht in de spiegel valt, en daardoor het polarisatie patroon niet waargenomen wordt.

In de eerste foto valt het licht op het asfalt wel recht in de spiegel , de zon staat daar rechts van de auto  aan de schaduw te zien.

 


#14

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3044 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 december 2014 - 23:10

Je reageert vermoedelijk op bericht #1, en met de spiegel bedoel je de achteruitkijkspiegel? In de eerste zin van bericht #1 is sprake van een bestuurder die via de achteruitkijkspiegel naar achteren kijkt. Maar dat geldt niet voor de twee foto's in dat bericht: de camera zelf keek naar achteren. De achteruitkijkspiegel speelde geen rol bij de foto's.


#15

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 december 2014 - 11:09

Maar principe blijft hetzelfde, lees dan ipv spiegel camera.

En ja ik reageerde op post #1






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures