Comment fonctionne un filtre polarisant en photo ?

Parmi les accessoires indispensable à qui veut faire de belles photos de paysage avec des couleurs dignes d’une carte postale, les filtres polarisants (linéaires et surtout circulaires) sont incontournable… mais, au fait, comment ça marche ?

Un filtre polarisant permet de réduire les reflets provenant de surfaces comme l’eau, les vitres mais aussi certaines meubles. Il atténue également le ciel permettant d’obtenir des photos riches en couleurs. Pour comprendre comment cela est possible, il faut comprendre ce qu’est la polarisation de la lumière.

De la polarisation des rayons lumineux

La lumière visible est faite d’ondes, oscillant comme les vagues à la surface de l’eau. Chaque onde a une orientation qui lui est propre : c’est sa polarisation.

Pour comprendre la polarisation, prenez un ruban de gymnastique (ou une ficelle, mais ça marche moins bien !)

Japon, 3 balles, 2 rubans, Championnat Internationaux GRS Thiais 2013

Si ce ruban était une onde lumineuse, elle serait polarisée circulairement: l’onde tourne sur elle-même.

Si vous l’agitez dans un mouvement vertical ou horizontal, l’onde du ruban sera horizontale, ou verticale : ce sont des ondes polarisées linéairement. Si au contraire vous tournez le bâton, vous obtiendrez une onde de polarité circulaire ou ellipsoïdale.

La polarité particulière des reflets.

La lumière ambiante ordinaire, provenant du soleil, d’une lampe domestique ou d’un flash, est constituée d’une infinité d’ondes de couleurs différentes, formant la lumière blanche.

Chacun de ces rayons à sa propre polarisation, ce qui fait qu’un faisceau lumineux n’a pas de polarité propre : la lumière est dite non cohérente.

Cependant, quand elle se reflète sur une surface transparente, toutes ces ondes ne se comportent pas de la même façon. Les ondes qui arrivent parallèlement à la surface se reflètent plus facilement, alors que celles arrivant à angle droit traversent la surface. C’est exactement comme pour les ricochets. Résultat : les reflets de l’eau sont polarisées plutôt horizontalement, ceux des vitres verticalement.

Les filtres polarisant

Polarizer Comparison

A gauche, le filtre polarisant a atténué les reflets et a rehaussé les couleurs

Les filtres polarisants arrêtent tous les rayons arrivant avec une polarisation opposée au filtre. Orienté à la verticale par exemple, il stoppera donc toutes les rayons polarisés horizontalement. En sortie, tous les rayons restant sont polarisés dans le sens du filtre.

Pour la lumière ambiante ordinaire, donc non cohérente, le résultat est simplement un assombrissement de l’image, car seule une petite partie de tous les rayons sont stoppés, et une autre atténuée. Globalement, la moitié de la lumière est filtrée.

Pour les reflets en revanche, dont les rayons sont fortement polarisé, plus rien (ou presque) ne passe, si le filtre est bien orienté. Dans la pratique, les rayons ne sont pas tous parfaitement parallèles, ce qui laisse un petit résidu de reflet sur la photo finale.

Et les filtres polarisant circulaires ?

Les filtras polarisant classiques sont linéaires. Le problème est que les rayons en sortent tous polarisés, ce qui pose problème avec les appareils photos numériques, dont certains instruments de mesure sont munis de filtres polarisants, comme l’autofocus.

En effet, si le filtre polarisant est placé perpendiculairement aux filtres internes, plus aucun rayon ne passe, ce qui brouille totalement les mesures.

La parade, c’est d’utiliser un filtre polarisant circulaire, qui va faire « tourner » les rayons en sortie, de sorte qu’une partie passera toujours les filtres internes.