Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Полутьма, полутьмы, полутьмы, полутьм, полутьме, полутьмам, полутьму, полутьмы, полутьмой, полутьмою, полутьмами, полутьме, полутьмах
полутьма́
-ы, ж.
Неполная тьма, почти тьма.
По нивам, по лугам, уставленным стогами, Задумчиво брожу в прохладной полутьме. Н. Некрасов, Элегия.
Солнечные лучи, пробиваясь сквозь многочисленные щели, прорезали полутьму пустого сарая. Гайдар, Р. В. С.
ПОЛУТЬМА, ы, ж. Тусклое освещение, почти темнота. Блуждать в полутьме.
полутьма́
ПОЛУТЬМА -ы; ж. Слабое, тусклое освещение; полумрак. Зелёная п. деревьев. Бродить в полутьме.
ПОЛУТЬМ’А, полутьмы, мн. нет, ·жен. Тусклое, мрачное освещение. «Навстречу нам, из полутьмы лесной... знакомых лиц слетался целый рой.» Тютчев.