Фокусное расстояние линзы это: Линзы. Фокусное расстояние — урок. Физика, 8 класс. — Главная

Содержание

Линзы. Фокусное расстояние линз. Оптическая сила линз. Формула тонкой линзы.

Цели урока:

выяснить что такое линза, провести их классификацию, ввести понятия: фокус, фокусное расстояние, оптическая сила, линейное увеличение;
продолжить развитие умений решать задачи по теме.

Ход урока

Пою перед тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, ни злату, но СТЕКЛУ.

М.В. Ломоносов

В рамках данной темы вспомним, что такое линза; рассмотрим общие принципы построения изображений в тонкой линзе, а также выведем формулу для тонкой линзы.

Ранее познакомились с преломлением света, а также вывели закон преломления света.

Проверка домашнего задания

1) опрос § 65

2) фронтальный опрос (см. презентацию)

1.На каком из рисунков правильно показан ход луча, проходящего через стеклянную пластину, находящуюся в воздухе?

2. На каком из приведённых ниже рисунков правильно построено изображение в вертикально расположенном плоском зеркале?

3.Луч света переходит из стекла в воздух, преломляясь на границе раздела двух сред . Какое из направлений 1–4 соответствует преломленному лучу?

4. Котёнок бежит к плоскому зеркалу со скоростью V = 0,3 м/с. Само зеркало движется в сторону от котёнка со скоростью u = 0,05 м/с . С какой скоростью котёнок приближается к своему изображению в зеркале?

Изучение нового материала

Вообще, слово линза — это слово латинское, которое переводится как чечевица. Чечевица — это растение, плоды которого очень похожи на горох, но горошины не круглые, а имеют вид пузатых лепешек. Поэтому все круглые стекла, имеющие такую форму, и стали называть линзами.

Первое упоминание о линзах можно найти в древнегреческой пьесе Аристофана «Облака» (424 год до нашей эры), где с помощью выпуклого стекла и солнечного света добывали огонь. А возраст самой древней из обнаруженных линз более 3000 лет. Это так называемая

линза Нимруда. Она была найдена при раскопках одной из древних столиц Ассирии в Нимруде Остином Генри Лэйардом в 1853 году. Линза имеет форму близкую к овалу, грубо шлифована, одна из сторон выпуклая, а другая плоская. В настоящее время она храниться в британском музее — главном историко-археологическом музее Великобритании.

Линза Нимруда

Итак, в современном понимании, линзы — это прозрачные тела, ограниченные двумя сферическими поверхностями. (записать в тетрадь) Чаще всего используются сферические линзы, у которых ограничивающими поверхностями выступают сферы или сфера и плоскость. В зависимости от взаимного размещения сферических поверхностей или сферы и плоскости, различают

выпуклые и вогнутые линзы. (Дети рассматривают линзы из набора «Оптика»)

В свою очередь выпуклые линзы делятся на три вида — плоско выпуклые, двояковыпуклые и вогнуто-выпуклая; а вогнутые линзы подразделяются на плосковогнутые, двояковогнутые и выпукло-вогнутые.

(записать)

Любую выпуклую линзы можно представить в виде совокупностей плоскопараллельной стеклянной пластинки в центре линзы и усеченных призм, расширяющихся к середине линзы, а вогнутую — как совокупностей плоскопараллельной стеклянной пластинки в центре линзы и усеченных призм, расширяющихся к краям.

Известно, что если призма будет сделана из материала, оптически более плотного, чем окружающая среда, то она будет отклонять луч к своему основанию. Поэтому параллельный пучок света после преломления в выпуклой линзе станет сходящимся

(такие называются собирающими), а в вогнутой линзе наоборот, параллельный пучок света после преломления станет расходящимся (поэтому такие линзы называются рассеивающими).

Для простоты и удобства, будем рассматривать линзы, толщина которых пренебрежимо мала, по сравнению с радиусами сферических поверхностей. Такие линзы называют тонкими линзами. И в дальнейшем, когда будем говорить о линзе, всегда будем понимать именно тонкую линзу.

Для условного обозначения тонких линз применяют следующий прием: если линза собирающая, то ее обозначают прямой со стрелочками на концах, направленными от центра линзы, а если линза рассеивающая, то стрелочки направлены к центру линзы.

Условное обозначение собирающей линзы

Условное обозначение рассеивающей линзы

(записать)

Оптический центр линзы — это точка, пройдя через которую лучи не испытывают преломления.

Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется оптической осью.

Оптическую же ось, которая проходит через центры сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют главной оптической осью.

Точка, в которой пересекаются лучи, падающие на линзу параллельно ее главной оптической оси (или их продолжения), называется главным фокусом линзы. Следует помнить, что у любой линзы существует два главных фокуса — передний и задний, т.к. она преломляет свет, падающий на нее с двух сторон. И оба этих фокуса расположены симметрично относительно оптического центра линзы.

Собирающая линза

(зарисовать)

Рассеивающая линза

(зарисовать)

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса, называется

фокусным расстоянием.

Фокальная плоскость — это плоскость, перпендикулярная главной оптической оси линзы, проходящая через ее главный фокус.
Величину, равную обратному фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах, называют оптической силой линзы. Она обозначается большой латинской буквой D и измеряется в диоптриях (сокращенно дптр).

(Записать)

Впервые, полученную нами формулу тонкой линзы, вывел Иоганн Кеплер в 1604 году. Он изучал преломления света при малых углах падения в линзах различной конфигурации.

Линейное увеличение линзы — это отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета. Обозначается оно большой греческой буквой G.

Решение задач

(у доски) :

Стр 165 упр 33 (1,2)
Свеча находится на расстоянии 8 см от собирающей линзы , оптическая сила которой равна 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение и каким оно будет ?
На каком расстоянии от линзы с фокусным расстоянием 12см надо поместить предмет , чтобы его действительное изображение было втрое больше самого предмета ?

Дома : §§ 66 №№1584, 1612-1615 (сборник Лукашика)

Итог урока

4.6 Линза. Фокусное расстояние линзы

Линзами называют прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями.

Линзы бывают двух типов выпуклыми (собирающими) или вогнутыми (рассеивающими). У выпуклой линзы середина толще чем края, у вогнутой наоборот середина тоньше чем края.
Ось проходящая через центр линзы, перпендикулярная линзе, называется главной оптической осью.

Лучи идущие параллельно главной оптической оси преломляются проходя через линзу и собираются в одной точке, называемой точкой фокуса линзы или просто фокус линзы (для собирающей линзы). В случае рассеивающей линзы, лучи идущие параллельно главной оптической оси рассеиваются и расходятся в сторону от оси, но продолжения этих лучей пересекаются в одной точке, называемой точкой мнимого фокуса.

OF — фокусное расстояние линзы (OF=F просто обозначают буквой F).
Оптическая сила линзы — это величина, обратная ее фокусному расстоянию. , измеряется в диоптриях [дптр].
Например если фокусное расстояние линзы равно 20 см (F=20см=0,2м) то ее оптическая сила D=1/F=1/0,2=5 дптр
Для построения изображения с помощью линзы используют следующие правила:
— луч прошедший через центр линзы не преломляется;
— луч идущий параллельно главной оптической оси преломившись пройдет через точку фокуса;
— луч прошедший через точку фокуса после преломления пойдет параллельно главной оптической оси;

Рассмотрим классические случаи: а) предмет АВ находится за двойным фокусом d>2F.

изображение: действительное, уменьшенное, перевернутое.

изображение: мнимое, уменьшенное, прямое.

б) предмет АВ находится между фокусом и двойным фокусом F<d<2F

изображение: действительное, увеличеное, перевернутое.

изображение: мнимое, уменьшеное, прямое.

в) предмет АВ находится между линзой и фокусом d<F

изображение: мнимое, увеличеное, прямое.

изображение: мнимое, уменьшеное, прямое.

г) предмет АВ находится на двойном фокусе d=F

изображение: действительное, равное, перевернутое.

Формула тонкой линзы:

где F — фокусное расстояние линзы, d — расстояние от предмета до линзы, f — расстояние от линзы до изображения.

Г — увеличение линзы, h — высота предмета, H — высота изображения.

Линзы | Физика

Отражение и преломление света используют для того, чтобы изменять направление лучей, или, как говорят, управлять световыми пучками. На этом основано использование таких устройств и приборов, как прожектора, лупы, микроскопа, фотоаппарата и др. Главной частью большинства из них является линза.

Линзой (от лат. lens — чечевица) называется прозрачное (обычно стеклянное) тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

Различают

выпуклые линзы, у которых середина толще, чем края, и вогнутые линзы, у которых середина тоньше, чем края. Сечения этих линз изображены на рисунках 89, а (выпуклые линзы) и 89, б (вогнутые линзы). На этих же рисунках показаны условные обозначения линз.

Прямая, проходящая через центры C₁ и C₂ сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы. Точку O на этой оси называют оптическим центром линзы.

Ход лучей света в выпуклых и вогнутых линзах различен. Выпуклые стеклянные линзы, находящиеся в воздухе, преобразуют параллельный пучок световых лучей в сходящийся; поэтому иначе их называют собирающими (рис. 90, а). Вогнутые стеклянные линзы при этом создают расходящийся пучок света, поэтому их называют рассеивающими (рис. 90, б).

Точка F (см. рис. 90), в которой пересекаются после преломления в линзе либо сами световые лучи, когда линза собирающая, либо их продолжения в обратную сторону, когда линза рассеивающая, называется главным фокусом линзы. У собирающих линз фокус действительный, а у рассеивающих мнимый.

У всякой линзы два главных фокуса — по одному с каждой стороны. Если слева и справа от линзы одна и та же среда, то оба эти фокуса располагаются на одинаковых расстояниях от линзы.

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы; обозначают его той же буквой, что и сам фокус:

F — фокусное расстояние линзы.

Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны ее поверхностей. Линза с более выпуклыми поверхностями преломляет лучи сильнее, чем линза с менее выпуклыми поверхностями, и поэтому обладает меньшим фокусным расстоянием.

Для определения фокусного расстояния собирающей линзы необходимо направить на нее солнечные лучи и, получив на экране за линзой резкое изображение Солнца, измерить расстояние от линзы до этого изображения. Поскольку лучи ввиду чрезвычайной удаленности Солнца будут падать на линзу практически параллельным пучком, то это изображение будет располагаться почти точно в фокусе линзы.

Физическая величина, обратная фокусному расстоянию линзы, обозначается буквой D и называется оптической силой линзы:

D = 1/F

Чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше ее оптическая сила, т. е. тем сильнее она преломляет лучи.

Единицей оптической силы в СИ является метр в минус первой степени (м^-1). Иначе эта единица называется диоптрией (дптр). 1 дптр — это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

У собирающих и рассеивающих линз оптические силы отличаются знаком. Собирающие линзы обладают действительным фокусом, поэтому их фокусное расстояние и оптическая сила считаются положительными (F > 0, D > 0). Рассеивающие линзы обладают мнимым фокусом, поэтому их фокусное расстояние и оптическая сила считаются отрицательными (F < 0, D < 0).

Многие оптические приборы состоят из нескольких линз. Оптическая сила системы нескольких близкорасположенных линз равна сумме оптических сил всех линз этой системы. Если, например, имеются две линзы с оптическими силами D₁ и D₂, то их общая оптическая сила будет равна:

D = D₁ + D₂.

Заметим, что складываются при этом лишь оптические силы. Фокусные расстояния складывать не имеет смысла, так как фокусное расстояние нескольких линз не совпадает с суммой фокусных расстояний отдельных линз.

??? 1. Что называют линзой? 2. Чем отличаются выпуклые линзы от вогнутых? 3. Какие линзы являются собирающими, какие рассеивающими? 4. Что называют главной оптической осью линзы? 5. Какую точку называют главным фокусом линзы? 6. Что такое фокусное расстояние линзы? 7. Что называют оптической силой линзы? 8. Как называется единица оптической силы линзы? 9. Каким образом можно измерить фокусное расстояние собирающей линзы? 10. У каких линз оптическая сила положительная, у каких отрицательная? 11. Как находится оптическая сила системы нескольких линз? 12. Точечный источник света поместили в главный фокус собирающей линзы. Изобразите на рисунке ход лучей, вышедших из этого источника и проходящих через линзу.

Экспериментальное задание. Измерьте фокусное расстояние собирающей линзы. В отсутствие обычной линзы воспользуйтесь очками с выпуклыми стеклами. Если из-за туч Солнца не видно, то в качестве удаленного источника света используйте стену находящегося напротив ваших окон дома, дерево или какой-либо другой хорошо освещенный объект.

Главное фокусное расстояние. Практическая фотография

Главное фокусное расстояние

Если направить на собирательную (например, двояковыпуклую) линзу пучок лучей света, параллельных главной оптической оси линзы, как показано на рис. 7, в левом верхнем углу, то после преломления в линзе эти лучи соберутся в главном фокусе. Расстояние от линзы до главного фокуса и есть главное фокусное расстояние линзы.

Рис. 7. Таким способом можно приблизительно определить главное фокусное расстояние линзы

С достаточным приближением его можно определить, если поместить линзу или объектив на пути солнечных лучей, которые практически параллельны, и получить на бумаге резкое изображение солнца. Расстояние между линзой и бумагой и будет главным фокусным расстоянием линзы. Его можно измерить линейкой.

Почему же это расстояние называется главным?

Пользуясь линзой, можно заметить, что с изменением расстояния между предметом и линзой расстояние от линзы до изображения предмета также изменяется.

Проделаем следующий опыт. Возьмем двояковыпуклую линзу и лист белой бумаги и, поместив линзу на небольшом расстоянии от горящей лампы, получим на бумаге резкое изображение лампы. Измерив расстояние между линзой и бумагой, начнем отходить от лампы все дальше, поддерживая резкость изображения. Легко заметить, что расстояние между линзой и бумагой сначала будет сокращаться довольно быстро, а затем все медленнее, как бы затухая, и наконец наступит момент, когда оно перестанет сокращаться. И как бы далеко мы не отошли от лампы, расстояние от линзы до бумаги практически сокращаться уже не будет. Оно останется таким же и в том случае, если мы попробуем получить на бумаге резкое изображение удаленных домов, далеких гор, облаков или даже солнца. Иными словами, это расстояние является самым коротким из всех, при которых возможно получить резкое изображение предметов. Для линз с разной оптической силой это расстояние будет разным, но для каждой линзы оно постоянное, что позволяет пользоваться им как основной оптической характеристикой данной линзы. Поэтому оно и называется главным.

Сказанное относится и к любому фотографическому объективу. Независимо от числа линз, из которых он состоит, каждый фотообъектив представляет собой собирательную оптическую систему, т. е. действует подобно одиночной линзе. Поэтому объектив прежде всего характеризуется величиной его главного фокусного расстояния. Это расстояние обозначается буквой f или F и выражается в сантиметрах (иногда в миллиметрах). Итак, обозначение «F = 5 см» показывает, что главное фокусное расстояние данного объектива равно 5 см.

Для упрощения главное фокусное расстояние обычно называют просто фокусным расстоянием.

Рис. 8. Масштаб изображения прямо пропорционален величине главного фокусного расстояния

Каково же практическое значение фокусного расстояния объектива? Прежде всего от него зависит масштаб получаемого изображения^[5]. Он прямо пропорционален величине фокусного расстояния объектива. Сравните два снимка, помещенных на рис. 8. Оба они были сделаны одним и тем же аппаратом с одного и того же расстояния, но в первом случае фокусное расстояние объектива было вдвое меньше, чем во втором. Как видите, линейный масштаб изображения на первом снимке получился вдвое меньше. На этом явлении основано применение в одних и тех же фотоаппаратах так называемых сменных объективов с разными фокусными расстояниями, что позволяет, не сходя с места, т. е. с одной и той же точки, вести съемку в разных масштабах. Позже мы познакомимся с такими объективами более подробно.

Каждый фотоаппарат выпускается в продажу только с одним объективом, но у фотоаппаратов разных форматов объективы имеют разные фокусные расстояния. У фотоаппаратов марки «Смена» объективы имеют фокусное расстояние 4 см, у других малоформатных фотоаппаратов — 5 см. У фотоаппарата «Любитель» и почти у всех других фотоаппаратов формата 6 х 6 см объективы имеют фокусное расстояние 7,5-8 см, а фотоаппараты формата 6 х 9 см снабжены объективами с фокусным расстоянием 10,5 см.

Как видите, между форматом фотоаппарата и величиной фокусного расстояния объектива имеется связь: чем больше формат фотоаппарата, тем больше и фокусное расстояние установленного на нем объектива. Можно также обнаружить, что связь эта закономерна и что фокусное расстояние объектива обычно равно или близко к диагонали того кадра, для которого объектив предназначен. И в самом деле диагональ кадра фотоаппарата формата 24 x 36 мм (малоформатные аппараты) равна 43,3 мм и фокусное расстояние объективов таких фотоаппаратов обычно находится в пределах от 4 до 5 см. Диагональ кадра 6 x 9 см равна 10,8 см и объективы у таких фотоаппаратов имеют почти такое же фокусное расстояние. Чем же это объясняется?

Площадь, на которой объектив дает изображение, ограничена размерами кадра, т. е. форматом фотоаппарата.

Фотографический кадр всегда представляет собой прямоугольник или квадрат, а наибольшей линейной величиной в таких геометрических фигурах служит диагональ. Зная диагональ кадра и величину фокусного расстояния объектива, можно с помощью простого графического построения определить одно очень важное свойство объектива: под каким углом он охватывает снимаемое пространство. Для этого достаточно начертить на листе бумаги в натуральную величину прямоугольник размером с кадр, как это показано на рис. 9, и провести диагональ этого прямоугольника AB, опустить к середине диагонали перпендикуляр и, отложив на нем отрезок OC, равный фокусному расстоянию объектива, соединить точку C с концами диагонали АВ. Угол АСВ и есть искомый угол, называемый углом поля изображения.

Рис. 9. Таким построением легко определить угол поля изображения объектива

Проделав такое построение для объективов, установленных на фотоаппаратах разных форматов, можно увидеть, что угол поля изображения у всех объективов примерно одинаков и находится в пределах 40-55°. В величине этого угла и кроется секрет закономерности, о которой было сказано выше.

Опыт показал, что наиболее удобны для подавляющего большинства фотосъемок объективы, угол поля изображения которых находится в указанных выше пределах. Разница между величинами фокусных расстояний объективов различных по формату фотоаппаратов объясняется не чем иным, как стремлением конструкторов сохранить у всех фотоаппаратов один и тот же наиболее удобный угол поля изображения. Объективы с таким углом поля изображения называются нормальными. Их часто называют универсальными. Именно с такими объективами, как основными, фотоаппараты и выпускаются в свет.

Один из начинающих фотолюбителей пытался уверить другого в том, что чем больше формат фотоаппарата, тем большее пространство можно им охватить при съемке. Мне хочется предостеречь вас от такого заблуждения. Все фотоаппараты с нормальными объективами охватывают почти одинаковое пространство. Два снимка, показанных на рис. 10, это убедительно подтверждают. Один из них был сделан фотоаппаратом формата 24 x 36 мм, другой — с той же точки фотоаппаратом формата 6 x 9 см. Хотя размеры снимков и масштабы изображения на них различны, границы сфотографированного пространства у них одинаковы.

Рис. 10. Все фотоаппараты с нормальными объективами охватывают при съемке одинаковое пространство

От фокусного расстояния зависит также не менее важная техническая характеристика объектива — его светосила.

Как видите, с фокусным расстоянием связаны очень важные свойства объектива. Не случайно величину его всегда обозначают на оправе объектива. Но, выбирая фотоаппарат, менее всего следует руководствоваться величиной фокусного расстояния его объектива. Вы уже знаете, что фокусное расстояние основного объектива наилучшим образом согласовано с форматом кадра и подобрано в соответствии с наиболее удобным углом поля изображения. Выбирать аппарат по величине фокусного расстояния объектива было бы бесполезным занятием, но знать это расстояние и его практическое значение важно.

Фокусное расстояние и размер изображения

Сила преломления света линзой определяется ее фокусным расстоянием. Как показано на рисунке 2.19, фокусное расстояние простой линзы есть расстояние между линзой и резко сфокусированным изображением объекта на бесконечном расстоянии. (На практике это означает что-то на горизонте.) Фокусное расстояние учитывает тип стекла (его указатель преломления) и его форму.

Рис 2.19. Фокусное расстояние. В случае с простой линзой фокусным расстоянием будет является длина между линзой и положением резкого изображения объекта на расстоянии бесконечности

Линза с большим фокусным расстоянием имеет относительно невысокую силу преломления — необходимо значительное расстояние, чтобы преломить лучи света в точку фокуса. Чем сильнее сила линзы, тем короче ее фокусное расстояние. Детали изображения также меньше по размеру, чем у изображения того же объекта, запечатленного при помощи линзы с большим фокусным расстоянием (см. рис.

2.20).

Рис. 2.20. Фокусное расстояние и размер изображения. Чем больше фокусное расстояние, тем больше изображение. Вот почему камеры, которые получают изображения большого формата, используют объективы с большим фокусным расстоянием, чтобы заснять объект того же размера

Визуализация предметов на небольшом расстоянии

Расстояние от объектива до изображения, которое вам необходимо для резкого фокуса, меняется с тем, как объект становится ближе. Правило: чем ближе ваш объект, тем большее расстояние необходимо между линзой объектива и плоскостью пленки (см. рис. 2.21).

Вот почему часто нужно отодвинуть линзу вперед для съемки с небольшого расстояния, и для действительно малых расстояний вам может понадобиться объектив для макросъемки или установление удлинителя между корпусом камеры и объективом. Это не проблема для простых одиночных предметов, но как насчет сцен со смесью удаленных и приближенных деталей, на каждой из которых вы хотите сфокусироваться? К счастью, объектив камеры позволяет это сделать с помощью настроек апертуры, как мы увидим в следующих статьях.

Рис. 2.21. Чем ближе объект к линзе, тем большее расстояние необходимо, чтобы направить свет на точку резкой фокусировки. Световые лучи от объекта на большом расстоянии более параллельные, таким образом, та же самая сила преломления света линзы направляет свет на точку фокуса ближе к линзе

Посмотрите на эти эффекты фокусировки самостоятельно, используя увеличительное стекло и лист кальки. Используйте один осветительный прибор, например настольную лампу, в темном помещении. Обратите внимание, как фокусное расстояние между линзой и бумагой варьируется при изменении расстояния до объекта. Полезно знать (хотя бы обобщенно), где и какого размера ожидать резкое изображение, особенно когда вы снимаете с близкого расстояния или печатаете с необычным увеличением.

Урок 13. линза. построение изображения в линзе — Физика — 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 13. Линза. Построение изображения в линзе

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. Виды линз, их основные характеристики.

2. Построение изображений в линзах. Характеристики полученных изображений.

3. Оптическая сила линзы.

4. Формула тонкой линзы.

5. Линейное увеличение линзы.

Глоссарий по теме:

Линза – прозрачное тело, ограниченное криволинейными поверхностями.

Оптический центр линзы – это точка, проходя через которую лучи не меняют своего направления.

Главная оптическая ось – прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы.

Побочная оптическая ось – любая прямая, кроме главной оптической оси, проходящая через оптический центр.

Главный оптический фокус – точка, в которой после преломления пересекаются все лучи, падающие на линзу, параллельно главной оптической оси.

Фокусное расстояние – расстояние от линзы до ее фокуса.

Фокальная плоскость – плоскость, проведенная через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.

Оптическая сила линзы – величина, обратная фокусному расстоянию.

Линейное увеличение – отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

Мениск – вогнуто-выпуклая или выпукло-вогнутая линза, ограниченная двумя сферическими поверхностями.

Аберрация оптической системы – искажение или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе.

Аккомодация – приспособленность глаза к изменению внешних условий.

Адаптация – приспособление глаза к изменяющимся условиям освещения.

Острота зрения — свойство глаза раздельно различать две близкие точки.

Близорукость – дефект зрения, при котором изображения предметов фокусируются перед сетчаткой глаза при спокойном состоянии глазной мышцы.

Дальнозоркость – дефект зрения, при котором изображения предметов фокусируются за сетчаткой глаза при спокойном состоянии глазной мышцы.

Список обязательной и дополнительной литературы:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В. М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С.191 – 202.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. М.: Дрофа,2009.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Простейшей оптической системой является линза.

Виды линз: выпуклые и вогнутые.

Выпуклые линзы: двояковыпуклая, плоско-выпуклая, вогнуто-выпуклая.

Вогнутые линзы: двояковогнутая, плоско-вогнутая, выпукло-вогнутая.

Физической моделью реальной линзы является тонкая линза.

Если толщина линзы d пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны R₁ и R₂ сферических поверхностей, линзу называют тонкой

Основные элементы и характеристики тонкой линзы: оптический центр, главная оптическая ось, побочная оптическая ось, фокус, фокусное расстояние, фокальная плоскость, оптическая сила.

Основное свойство линзы: световые лучи, исходящие из какой-либо точки предмета (источника), проходя через линзу, пересекаются в одной точке (изображении) независимо от того через какую часть линзы прошли.

Для построения изображения точки, расположенной вне главной оптической оси линзы , можно пользоваться любыми двумя из трёх «удобных» лучей, ход которых через линзу известен: 1) луч, проходящий через оптический центр; 2) луч, падающий на линзу параллельно главной оптической оси; 3) луч, проходящий через фокус.

Чтобы построить изображение точки, расположенной на главной оптической оси, необходимо применить метод побочных осей: надо провести вспомогательную побочную оптическую ось и рассматривать данную точку как находящуюся вне проведенной оптической оси.

Собирающая линза может давать различные изображения в зависимости от того, на каком расстоянии d от линзы расположен предмет: увеличенное, уменьшенное, прямое, перевернутое, действительное, мнимое.

Для рассеивающей линзы положение предмета относительно линзы не имеет значения. Изображение предмета в линзе всегда мнимое, прямое и уменьшенное.

Основные формулы и уравнения:

Оптическая сила линзы:

где F – фокусное расстояние.

Или

где где R₁ и R₂ – радиусы кривизны поверхностей; n – показатель преломления линзы в веществе.

Единица измерения оптической силы линзы — 1 диоптрия (дптр).

Оптическая сила сложной системы равна сумме оптических сил составляющих систем.

Уравнение, связывающее фокусное расстояние F, расстояние от линзы до изображения и расстояние от предмета до линзы d, называют формулой тонкой:

Линейным увеличением (Г) называется отношение линейного размера изображения (H) к линейному размеру предмета (h):

При расчетах числовые значения действительных величин всегда подставляются со знаком «+», а мнимых со знаком «-».

Если после преломления лучи, идущие от источника, пересекаются в одной точке за линзой, то они образуют действительное изображение. Изображение является мнимым, когда прошедшие через линзу лучи расходятся и изображение находится в точке пересечения их продолжений.

Линзы являются основной частью многих оптических приборов. Например, глаз, как орган зрения, тоже является уникальной оптической системой, в которой роль линзы выполняют роговица и хрусталик.

Линзы применяют на практике для получения изображений высокого качества. Однако, изображение, даваемое простой линзой, в силу ряда недостатков не удовлетворяет этим требованиям. Недостатки оптических систем, приводящие к искажению изображений на выходе из оптической системы, называются аберрациями. Виды аберраций: сферическая аберрация, хроматическая аберрация, кома, астигматизм, дисторсия.

Разбор тренировочного задания.

1. Заполните пропуски в тексте: «Лучи, падающие на рассеивающую линзу параллельно ________ оптической оси, после прохождения линзы идут так, что их ___________ проходят через _____, расположенный с той стороны линзы, откуда ______ лучи»

Варианты ответов: побочной; фокус; преломляются; продолжения; падают; центр; окончания; главной.

Правильный вариант: главной; продолжения; фокус; падают.

Подсказка: Ход лучей в тонкой линзе.

2. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы равно 20 см. Предмет малых размеров расположен на её главной оптической оси, при этом изображение предмета находится на расстоянии 60 см от линзы. Предмет расположен от линзы на расстоянии ___ см.

Правильный вариант: 30.

Подсказка: Формула тонкой линзы

Решение:

Формула тонкой линзы:

отсюда получаем формулу для расчета расстояния от линзы до предмета:

Ответ: 30 см.

Как найти фокусное расстояние рассеивающей линзы

Для определения фокусного расстояния вогнутой линзы, не дающей действительного изображения предмета на экране, необходимо совместно с этой линзой применить вспомогательную собирающую линзу, такую, чтобы комбинация этих двух линз служила сложной собирательной линзой (рисун51) и чтобы при помощи этой системы линз можно было получить действительное изображение предмета.

Измерения произвести в следующем порядке:

1) Между лампочкой и экраном поставить сначала только выпуклую (собирающую) линзу и отметить положение экрана, при котором на нем получается действительное уменьшенное изображение нити лампочки.

Рисунок 51

2) Между экраном и собирающей линзой поставить вогнутую (рассеивающую) линзу, фокусное расстояние которой требуется определить. В результате рассеивающего действия линзы изображение удалится. Поэтому экран необходимо от линзы отодвинуть для получения на нем вновь резкого изображения нити и произвести отсчет положения вогнутой линзы и нового положения экрана.

Пользуясь обратимостью хода лучей можно рассматривать изображение предмета S², даваемое системой линз, как предмет, a S¢ как изображение предмета в рассеивающей линзе. Следовательно, расстояние между рассеивающей линзой и изображением S² (от рассеивающей линзы до второго положения экрана) будет d₁, а расстояние от рассеивающей линзы до S’ (первое положение экрана) будет f₁.

3) Вычислить d₁ и f₁ и по ним при помощи формулы для рассеивающей линзы определить F:

. (120)

4) Определение величины фокусного расстояния рассеивающей линзы произвести несколько раз (не менее трех) при нескольких отличающихся друг от друга положениях собирающей (выпуклой) линзы. Из всех найденных значений F определить среднее и вычислить погрешность.

Составить таблицу записи наблюдений и занести в нее данные измерений и вычислений.

Примечание: отчет должен содержать эскиз установки (с электрической схемой включения лампочки) и чертежи хода лучей в выпуклой линзе и при комбинации двух линз.

Техника безопасности

1) Не касаться руками поверхностей линз.

2) Не касаться токоведущих частей источника света во время работы.

3) По окончании работы отключить от сети источник питания электрической лампочки. – источник света.

Вопросы для самоподготовки

1) Собирающие и рассеивающие линзы. Оптическая сила и фокус линзы.

2) Построение изображения в линзах.

3) Формула тонкой линзы.

4) Способы определения фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз.

5) Система тонких линз. Оптическая сила системы линз.

6) Увеличение линзы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8796 — | 7156 — или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы затрудняется тем, что изображение предмета получается мнимым и поэтому расстояния, входящие в формулу линзы не могут быть непосредственно измеряны.. Эту трудность легко обойти с помощью вспомогательной собирающей линзы. В начале опыта на оптическую скамью помещают только одну собирающую линзу и получают на экране действительное изображение предмета А (см рис.6). По линейке расположенной у основания оптической скамьи, отмечают положение D этого изображения

Если на пути лучей, выходящих из точки А и сходящихся в точке D после преломления их в собирающей линзе B (рис. 6), поставить рассеивающую линзу С так, чтобы расстояние CD было меньше её фокусного расстояния, то изображение точки А удалится от линзы В. Пусть оно переместится в точку Е (рис. 7).

На рис. 7 показан ход лучей через рассеивающую линзу С. Совместим рисунки 6 и 7

или схематично это будет выглядеть так как показано на рис. 9.

В силу оптического принципа взаимности ( обратимость световых лучей) можно мысленно рассмотреть лучи, распространяющиеся из точки E в обратную сторону. Тогда точка D будет мнимым изображением точки E, расстояние EC — расстоянием от линзы до объекта d, а ДС — расстоянием от линзы до изображения f. Учитывая правило знаков отметим, что f- отрицательно, тогда можно записать

. (8)

Или . (9)

Порядок выполнения работы

В работе используется оптическая скамья, на которой имеется шкала, позволяющая отмечать положение линз, экрана и объекта, перемещаемых по скамье, показанной на рис. 10.

На рис. 10: В — источник света, Л — собирающая линза, Э — экран. Установку на оптической скамье экрана, линз и объекта (нити лампы) необходимо производить так, чтобы их центры лежали на одной прямой параллельной оптической скамье, оптическая ось линзы должна совпадать с этой прямой, а плоскость экрана должна быть перпендикулярна ей.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ ПО ПОЛОЖЕНИЮ ОБЪЕКТА И ЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

1. Поместив экран на достаточно большом расстоянии от объекта ставят между ними линзу и передвигают её до тех пор, пока не получат на экране отчетливое увеличенное изображение объекта.

2. По шкале на оптической скамье отсчитывают расстояние d от объекта до линзы и расстояние f от линзы до изображения.

3. Полученные данные заносятся в таблицу 1.

4. Ввиду неточности визуальной оценки резкости изображения измерения (п.1-3) рекомендуется повторить не менее трех раз при разных положениях экрана.

5. Поместив экран на достаточно большом расстоянии от объекта, ставят между ними линзу и передвигают ее до тех пор, пока не получат на экране отчетливое уменьшенное изображение.

6. Повторяют пункты 2-4.

7. Из каждого отдельного измерения по формуле (3) определяют фокусное расстояние и из полученных результатов находят среднее арифметическое.

Идёт приём заявок

Подать заявку

Для учеников 1-11 классов и дошкольников

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ СОБИРАЮЩИХ И

Цель работы : научиться определять фокусные расстояния собирающих и рассеивающих линз.

Приборы и принадлежности : набор линз; осветитель; экран.

Оптические линзы представляют собой тела из прозрачного вещества (стёкла, прозрачные кристаллы, пластмассы и т. д.), ограниченные двумя сферическими поверхностями, вершины которых лежат на одной оси, называемой оптической осью (рис.1).

Рис.1. Различные типы собирающих и рассеивающих линз

Для тонких линз имеет место соотношение:

, (1)

где b – расстояние от линзы до изображения; а – расстояние от линзы до предмета; f – фокусное расстояние линзы. Знаки расстояний, входящих в формулу (1), можно определять по простому правилу: если расстояние отсчитывается от линзы по ходу луча, то ему приписывают знак «+», в противном случае — « — ».

На рисунке 1 показаны различные типы собирающих и рассеивающих линз: а) двояковыпуклая; б) плосковыпуклая; в) выпукло-вогнутая; г) двояковогнутая; д) плосковогнутая; е) вогнуто-выпуклая. Около соответствующих рисунков показаны характеристики линз: радиусы кривизны и фокусы. К собирающим линзам относят типы а, б, в, к рассеивающим — г, д, е. У первых середина линзы толще, чем края, у вторых края толще, чем середина.

Описание экспериментальной установки

Установка для измерения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз представлена на рис. 2.

Рис. 2. Установка для измерения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз

Установка состоит из источника света 1 с наклеенной на нем стрелкой, играющей роль предмета. Источник света 1 установлен на основании 2. Экран 6, на котором получается изображение, установлен на основании 4. Основания 2 и 4 скрепляются между собой при помощи стержней, по которым могут перемещаться одна или несколько исследуемых линз 3. Вертикальность расположения установки можно регулировать при помощи ножек 7.Установка снабжена метровой шкалой, позволяющей определить положение линз в каждом из опытов. Каждая из линз может быть независимо удалена из оптического тракта.

Выполнение работы

Рассмотрим методику измерений при работе на установке, изображенной на рисунке 2. В данном случае фокусное расстояние собирающих линз можно определить тремя способами:

1) по расстояниям от предмета до линзы и от изображения до линзы;

2) по величине предмета и изображения;

3) способом Бесселя.

Определение фокусного расстояния собирающей линзы по расстоянию от предмета до линзы и по расстоянию от изображения до линзы

В этом случае фокусное расстояние определяется непосредственно из формулы тонкой линзы. Для этого необходимо:

1. Устанавить в оптический тракт установки исследуемую собирающую линзу.

2. Отрегулировать положение осветителя, линзы и экрана по высоте (получаемое изображение должно получаться неизогнутым).

3. Включить осветитель и получить четкое увеличенное или уменьшенное изображение на экране.

4. По измерительному устройству отмерить расстояние от линзы до экрана и от линзы до предмета.

5. По измеренным расстояниям от линзы до предмета и от линзы до изображения исходя из формулы (1) определить фокусное расстояние.

6. Определить погрешность измерения фокусного расстояния данным методом.

7. Результаты измерения занести с таблицу 1.

Данным способом необходимо измерить фокусное расстояние не менее 3 раз.

Определение фокусного расстояния по величине предмета и

изображения

Построим геометрическое изображение предмета в собирающей линзе:

Рис. 3. Схема построения изображения предмета в собирающей линзе

Исходя из данного геометрического построения получим:

. (2)

Тогда с учетом формулы тонкой линзы , (2) приведется к виду:

. (3)

Производя простейшие преобразования формулы (3), получаем:

. (4)

Из (4) следует, что фокусное расстояние собирающей линзы можно определить по высотам предмета и изображения. Для измерения до фокусного расстояния данным способом необходимо:

1. Получить четкое уменьшенное или увеличенное изображение предмета.

2. Измерить при помощи линейки высоту линейки, высоту предмета и высоту изображения (высота предмета считается известной h =2.5 см).

3. Измерить расстояние от предмета до линзы.

4. Полученные результаты подставить в формулу и найти величину фокусного расстояния.

5. Измерения повторить не менее 3 раз и результаты занести в таблицу 2.

6. Определить погрешность нахождения данным способом.

Способ Бесселя

Данный способ основан на том, что при расстоянии между предметом и экраном, превышающим 4 F , одна и та же собирающая линза может давать как увеличенное, так и уменьшенное изображение предмета. Поясним это, исходя из формулы тонкой линзы:

. (5)

, (6)

где L – расстояние от предмета до экрана.

Выразим из (6) b и подставим полученное выражение в формулу тонкой линзы:

. (7)

После преобразования получаем квадратное уравнение:

. (8)

Исходя из решения данного квадратного уравнения, получаем:

. (9)

Если расстояние между двумя положениями линзы обозначить через k , то получим:

. (10)

. (11)

Таким образом, в способе Бесселя достаточно измерить расстояние между предметом и экраном и расстояние между двумя положениями линзы, при которых она дает четкие изображения. Порядок измерения в этом случае следующий:

1. Получить четкое увеличенное изображение предмета и отметить положение линзы при помощи карандаша.

2. Получить четкое уменьшенное изображение предмета и отметить положение линзы при помощи карандаша

3. Измерить расстояние между этими двумя этими положениями линзы.

4. Измерить расстояние между предметом и экраном.

5. Вычислить фокусное расстояние.

6. Определить погрешность.

7. Полученные результаты занести в таблицу 3.

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы

Для того чтобы определить фокусное расстояние рассеивающей линзы, нужно взять собирающую линзу с известным фокусным расстоянием, оптическая сила которой больше по модулю, чем у рассеивающей линзы. Далее эти линзы сдвигаются вплотную друг с другом. Оптическая сила такой системы складывается из оптических сил каждой из линз:

, (12)

. (13)

Здесь f , f ₁ и f ₂ – соответственно фокусные расстояния системы первой и второй линзы. Таким образом, оптическая система из двух таких линз является собирающей, и ее фокусное расстояние можно определить как для обычной тонкой собирающей линзы, а затем из формулы (13) найти фокусное расстояние рассеивающей линзы.

1. Какие линзы называются тонкими?

2. Дайте определения главных фокусов.

3 . Что такое оптическая сила линзы?

4. Может ли двояковыпуклая линза иметь отрицательную оптическую силу?

5. Покажите, что если расстояние между предметом и экраном превышает 4 F , то изображение на экране может быть получено при двух различных положениях линзы. Что будет, если это расстояние будет 4 F ?

8. В каких случаях получаются действительные изображения, а в каких -мнимые? Чем действительное изображение отличается от мнимого? При каких условиях изображение переносится в бесконечность?

9. Что произойдет с изображением, если половина линзы закрыта непрозрачным экраном?

10. Как построить изображение точки, лежащей на главной оптической оси?

11. Постройте график зависимости координаты точки изображения от координаты точечного источника для тонкой собирающей (рассеивающей) линзы.

12. Восстановите падающий луч по известному преломленному лучу.

13. Покажите построением, что все лучи, исходящие из произвольной точки объекта, находящегося в фокальной плоскости лупы, будут при выходе из лупы параллельны друг другу.

14. Покажите построением, что два произвольных параллельных луча, входящих в систему из двух линз, расположенных так, что задний фокус первой линзы совпадает с передним фокусом второй линзы, на выходе системы также будут параллельны.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ СОБИРАЮЩИХ И

Цель работы : научиться определять фокусные расстояния собирающих и рассеивающих линз.

Приборы и принадлежности : набор линз; осветитель; экран.

Рис.1. Различные типы собирающих и рассеивающих линз

Для тонких линз имеет место соотношение:

Описание экспериментальной установки

Установка для измерения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз представлена на рис. 2.

Рис. 2. Установка для измерения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз

1) по расстояниям от предмета до линзы и от изображения до линзы;

2) по величине предмета и изображения;

3) способом Бесселя.

Определение фокусного расстояния собирающей линзы по расстоянию от предмета до линзы и по расстоянию от изображения до линзы

1. Устанавить в оптический тракт установки исследуемую собирающую линзу.

3. Включить осветитель и получить четкое увеличенное или уменьшенное изображение на экране.

4. По измерительному устройству отмерить расстояние от линзы до экрана и от линзы до предмета.

6. Определить погрешность измерения фокусного расстояния данным методом.

7. Результаты измерения занести с таблицу 1.

Как рассчитать фокусное расстояние линзы

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Карен Дж. Блаттлер

До 1590-х годов простые линзы, появившиеся еще у римлян и викингов, допускали ограниченное увеличение и простые очки. Захариас Янсен и его отец объединили линзы из простых увеличительных стекол для создания микроскопов, и с тех пор микроскопы и телескопы изменили мир. Понимание фокусного расстояния линз имело решающее значение для объединения их возможностей.

Типы линз

Есть два основных типа линз: выпуклые и вогнутые. Выпуклые линзы посередине толще, чем по краям, и поэтому световые лучи сходятся в одну точку. Вогнутые линзы по краям толще, чем в середине, и поэтому световые лучи расходятся.

Выпуклые и вогнутые линзы бывают разных конфигураций. Плоско-выпуклые линзы плоские с одной стороны и выпуклые с другой, в то время как двояковыпуклые (также называемые двояковыпуклыми) линзы выпуклые с обеих сторон.Плоско-вогнутые линзы плоские с одной стороны и вогнутые с другой стороны, в то время как двояковогнутые (или двояковогнутые) линзы вогнуты с обеих сторон.

Комбинированные вогнутые и выпуклые линзы, называемые вогнутыми и выпуклыми линзами, чаще называют линзами с положительным (сходящимся) мениском. Эта линза является выпуклой с одной стороны и вогнутой поверхностью с другой стороны, а радиус на вогнутой стороне больше, чем радиус выпуклой стороны.

Комбинированная выпуклая и вогнутая линза, называемая выпукло-вогнутой линзой, чаще называется линзой с отрицательным (расходящимся) мениском.Эта линза, как и вогнуто-выпуклая линза, имеет вогнутую сторону и выпуклую сторону, но радиус на вогнутой поверхности меньше, чем радиус на выпуклой стороне.

Физика фокусного расстояния

Фокусное расстояние объектива f — это расстояние от объектива до фокальной точки F . Лучи света (одной частоты), идущие параллельно оптической оси выпуклой или вогнуто-выпуклой линзы, будут встречаться в фокусе.

Выпуклая линза сводит параллельные лучи к точке фокуса с положительным фокусным расстоянием.Поскольку свет проходит через линзу, положительные расстояния изображения (и реальные изображения) находятся на противоположной стороне линзы от объекта. Изображение будет перевернуто (вверх ногами) относительно фактического изображения.

Вогнутая линза отклоняет параллельные лучи от точки фокусировки, имеет отрицательное фокусное расстояние и формирует только виртуальные изображения меньшего размера. Отрицательные расстояния изображения формируют виртуальные изображения на той же стороне линзы, что и объект. Изображение будет ориентировано в том же направлении (лицевой стороной вверх), что и исходное изображение, только меньшего размера.

Формула фокусного расстояния

Для определения фокусного расстояния используется формула фокусного расстояния и требуется знание расстояния от исходного объекта до объектива u и расстояния от объектива до изображения v . Формула линзы говорит, что расстояние, обратное расстоянию от объекта плюс расстояние до изображения, равно обратному фокусному расстоянию f . Математически уравнение записывается так:

\ frac {1} {u} + \ frac {1} {v} = \ frac {1} {f}

Иногда уравнение фокусного расстояния записывается как:

\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}

, где o обозначает расстояние от объекта до линзы, i обозначает расстоянию от объектива до изображения, а f — фокусное расстояние.

Расстояния измеряются от объекта или изображения до полюса линзы.

Примеры фокусного расстояния

Чтобы найти фокусное расстояние объектива, измерьте расстояния и подставьте числа в формулу фокусного расстояния. Убедитесь, что все измерения используют одну и ту же систему измерения.

Пример 1 : Измеренное расстояние от линзы до объекта составляет 20 сантиметров, а от линзы до изображения — 5 сантиметров. Завершение формулы фокусного расстояния дает:

\ frac {1} {20} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {или} \; \ frac {1} {20} + \ frac {4} {20} = \ frac {5} {20} \\ \ text {Уменьшение суммы дает} \ frac {5} {20} = \ frac {1} {4}

Таким образом, фокусное расстояние 4 сантиметра.

Пример 2 : Измеренное расстояние от линзы до объекта составляет 10 сантиметров, а расстояние от линзы до изображения составляет 5 сантиметров. Уравнение фокусного расстояния показывает:

\ frac {1} {10} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {Then} \; \ frac {1} {10} + \ frac {2} {10} = \ frac {3} {10}

\ frac {3} {10} = \ frac {1} {3.33}

Фокусное расстояние линзы, следовательно, составляет 3,33 сантиметра.

Фокусные расстояния объектива фотоаппарата: что означают все числа | Стив и Марни Харкеры (SweetHark Crafts) | PHLEARN Magazine

Понимание фокусных расстояний в фотографии — важное знание для получения неизменно отличных изображений.Цифры не говорят всей истории, но они говорят нам кое-что важное. В зависимости от формата нашей камеры эти числа фокусного расстояния говорят нам, где по шкале от широкоугольного до нормального и телеобъектива находится этот объектив.

Другие важные вещи, которые следует знать, включают в себя, что именно означает называть широкоугольный объектив, телефото, зум или нормальный? Каких характеристик следует ожидать от этих линз? Как они повлияют на наши изображения?

Сначала мы должны соотнести эти числа с используемым нами форматом.

В качестве примера сначала рассмотрим объектив 50 мм. Это обычное описание объектива «Nifty Fifty» действительно только для полнокадрового 35-мм цифрового или пленочного формата. Если мы используем камеру формата APS-C или MFT, то же фокусное расстояние 50 мм является телефото. Объектив 50 мм, предназначенный для камер среднего формата, является широкоугольным, а для широкоформатных — чрезвычайно широким.

Таким образом, ваш предполагаемый формат является важным фактором при определении того, какой объектив обеспечит вашу фотографию. Не все объективы могут даже покрывать различные форматы, что мы также объясним.В этом руководстве мы рассмотрим, что делает объектив широкоугольным, телефото, нормальным или увеличивающим. Начнем с обычных линз.

Что касается фотографии, нормальный объектив определяется как фокусное расстояние, равное диагонали формата изображения. Для 35-мм пленочной фотографии прямоугольник 24 мм на 36 мм кадра пленки имеет диагональ около 43 мм. Таким образом, согласно этому определению, нормальный объектив для полнокадрового 35 мм равен 43 мм.

Итак, почему объектив с фокусным расстоянием 50 мм является наиболее распространенным фокусным расстоянием обычных объективов для этого формата? Ответ немного сложнее, чем просто сказать, что он имитирует то, что видит глаз.Потому что человеческий глаз сам по себе представляет собой сложный механизм. Глаз имеет очень широкое поле зрения, но наш мозг имеет тенденцию отсеивать ненужную информацию.

В качестве эксперимента вы прямо сейчас смотрите на экран своего компьютера или устройства. Ваше внимание привлекает довольно ограниченное поле зрения. Но, если вы перестанете замечать, ваше периферийное зрение все еще очень широкое. Следовательно, определение нормального как того, что видит глаз, не совсем точное.

Фото Алекса Найта на Unsplash

Но мы не сосредоточены на периферийном зрении.В большинстве случаев это просто фоновый шум. Таким образом, поле нашего внимания сильно отличается от нашего действительного общего поля зрения.

Вернуться к объективу 50 мм. В полнокадровой 35-миллиметровой фотографии 50-миллиметровый объектив обеспечивает изображение, точно имитирующее то, что мы ожидаем увидеть в неискаженном виде сцены. Это включает в себя видимую перспективу, а также угловое поле зрения.

Еще одно преимущество объектива 50 мм в фотографии с фокусным расстоянием 35 мм состоит в том, что оптическая формула может быть простой. Кроме того, изображение в видоискателе 35-мм зеркальной фотокамеры или беззеркальной камеры ILC отображается в соотношении почти 1: 1 по сравнению с тем, что видит или воспринимает ваш глаз, наблюдающий за сценой.

Фото Райана Хафи на Unsplash

Конечным результатом всего этого обсуждения и практического применения стало то, что фокусное расстояние 50 мм для 35-мм пленочной фотографии получило ярлык «нормальный» объектив. Nifty Fifty. Все современные полнокадровые 35-миллиметровые цифровые камеры, такие как Sony A7R, Nikon D5, Canon EOS 1DX, имеют тот же формат, что и 35-миллиметровая пленка, поэтому Nifty Fifty подходит и для них.

Используя те же рассуждения, камера среднего формата, такая как Hasselblad X1D, имеет 80 мм, как обычно, пленочная камера 4 × 5 дюймов или камера цифрового формата будет использовать 150 мм (более или менее), и используется меньший цифровой формат APS-C. такие камеры, как Fujifilm XT-3, будут иметь 35-миллиметровые линзы как обычные линзы.

Изображение Пегги и Марко Лахманн-Анке с сайта Pixabay

Дополнительным преимуществом оптических формул, используемых для обычных линз, является то, что было относительно просто разработать недорогие линзы для работы в паре с камерами. Сделать эти линзы более быстрыми можно также в пределах разумного ценового диапазона, который многие из нас считают.

Pro Tip

Если вы можете взять с собой только один объектив, светосильный нормальный объектив — отличный выбор. Креативное размещение камеры и хорошая техника позволят преодолеть любые кажущиеся ограничения.

Наличие определения нормального помогает определить другие фокусные расстояния. Что такое широкий угол? Что такое телефото? Что такое зум?

Принимая во внимание кроп-факторы и их расчеты для любого формата, который мы используем, теперь мы можем свободно определять другие типы линз. Для простоты мы стандартизируем в этой статье, что наш выбор формата — полнокадровый 35-мм, пленочный или цифровой.

Широкоугольные объективы можно рассматривать как объективы с меньшим фокусным расстоянием, чем у обычных.Поскольку мы определяем 50 мм как нормальное, то ранее упомянутое фокусное расстояние 43 мм дает немного более широкий угол обзора. Итак, для наших определений диапазон от 40 мм до 60 мм будет в пределах нормы.

Объективы с меньшим фокусным расстоянием действительно дают нам более широкий угол обзора. Объектив 35 мм будет немного широкоугольным, 24 мм — немного широкоугольным, а 15 мм — чрезвычайно широкоугольным. Объекты кажутся менее увеличенными при просмотре фильма по сравнению с нашим восприятием невооруженным глазом. Объектив типа «рыбий глаз» дает очень широкий угол зрения с искажениями.

Pro Tip

Поскольку 35-миллиметровые объективы не очень широкоугольные, некоторые фотографы будут использовать 35-миллиметровые объективы в качестве обычных. Многие небольшие, светосильные 35-миллиметровые объективы по разумной цене доступны с различными креплениями для объективов.

Телеобъектив (длиннофокусный) будет иметь узкий угол обзора и увеличивать объекты в кадре изображения. С технической точки зрения телеобъектив относится к особой оптической конструкции длиннофокусных линз. Поскольку в настоящее время немногие фотографы делают это различие, мы будем придерживаться ярлыка телеобъектива.

Фото chuttersnap на Unsplash

Вот некоторые из моих личных определений фокусных расстояний и типов объективов в полнокадровой 35-мм фотографии:

Fisheye: 6 мм, 8 мм, 10 мм
Экстремально широкий угол: 13 мм, 15 мм, 17 мм
Широкоугольный: 20 мм, 21 мм, 24 мм, 28 мм, 35 мм
Обычный: 40 мм, 50 мм, 55 мм, 58 мм, 60 мм
Портрет (короткий) Телеобъектив: 85 мм, 100 мм, 105 мм, 135 мм
Телеобъектив: 200 мм, 250 мм, 300 мм
Длинный телеобъектив / супертелеобъектив: 400 мм, 600 мм, 800 мм, 1000 мм, 2000 мм
Объектив с переменным фокусным расстоянием: 17–24 мм, 35–80 мм, 24–70 мм, 70–150 мм, 80–200 мм, 150–600 мм
Многоцелевой или зум с нормальным диапазоном или комплектный объектив: 24–70 мм, 28–85 мм, 35–105 мм
Макро: любое фокусное расстояние или масштабирование со специальной коррекцией для очень близкого фокуса

Масштабирование просто означает, что фокусное расстояние объектива может изменяться .В просторечии люди говорят о «увеличении» чего-либо, что является одним из правильных вариантов использования этого термина. Однако начинающих фотографов это может сбивать с толку.

Проще говоря, зум-объектив не всегда означает телефото или большое увеличение. На самом деле это конкретно относится к тому факту, что фокусное расстояние можно изменять. Объектив может иметь широкоугольный зум, например 17–24 мм. Или телеобъектив с зумом, например 70–200 мм.

Один из распространенных объективов — это объектив с обычным диапазоном увеличения, например объектив 24–70 мм, также называемый широкоугольным или коротким телезумом или многоцелевым объективом.Это также диапазон большинства комплектных объективов.

Pro Tip

Некоторые фотографы предпочитают объективы с постоянным фокусным расстоянием или объективы с одним фокусным расстоянием, а не зум с желаемым фокусным расстоянием. Причины включают превосходную резкость изображения, более высокую светосилу и меньший размер объектива. Ваш пробег может отличаться.

Несколько производителей, в том числе сторонние производители объективов, предлагают три быстрых и резких зум-объективов, которые могут охватывать широкий спектр фотографических ситуаций. Посмотрите на примеры, подобные 14–24 / 2.8, 24–70 / 2,8 и 70–200 / 2,8 от Sony, Nikon и Canon. Некоторые фотографы предпочтут 16–35 / 2,8 на широком конце. Достаточно быстрые для большинства применений, очень резкая и прочная конструкция делает их желанной «Святой Троицей» зум-объективов.

Широкоугольные объективы обеспечивают более широкое поле зрения по сравнению с обычным объективом. Это также означает, что объекты кажутся дальше из-за меньшего увеличения.

Широкоугольный объектив часто используется в ситуациях, когда мы хотим показать большую часть сцены перед нами в окончательном изображении.Некоторые примеры — это живописный вид сельской местности, внутренняя комната для объявления о недвижимости или групповой портрет сотрудников офиса.

Вы также можете использовать один для творческого взгляда на объект. Поскольку широкоугольные объективы могут обеспечивать очень большую глубину резкости, они позволяют размещать объект ближе к камере, сохраняя при этом фон в фокусе.

Фото Pixabay с сайта Pexels

Давайте поговорим о глубине резкости. При прочих равных условиях меньшее значение диафрагмы или диафрагмы объектива даст нам больше объектов в фокусе перед и за точкой фокусировки.Когда вы начинаете менять фокусное расстояние, все становится по-разному.

При том же расположении камеры у вас будет большая глубина резкости с более широким объективом. Однако увеличение меньше, поэтому объекты выглядят меньше или дальше. Интересно, что оптическая наука утверждает, что при неизменном увеличении изображения глубина резкости также остается постоянной. Однако это требует изменения положения камеры.

Pro Tip

Использование вычислений гиперфокального расстояния помогает максимизировать или минимизировать глубину резкости.Калькулятор глубины резкости, к которому вы можете получить доступ на своем смартфоне, — удобный инструмент.

Один из других аспектов широкоугольных объективов — это очевидные эффекты перспективы и искажения, наблюдаемые на определенных изображениях. Особенно это заметно на портретах и крупных планах. При приближении к кадру для заполнения кадра при использовании широкоугольного объектива объекты будут выглядеть искаженными.

Например, при закрытии кадра крупным планом лица человека с помощью широкоугольного объектива нос, лоб или подбородок объекта будут казаться непропорционально большими по сравнению с остальной частью изображения.Как правило, портреты выглядят не очень лестно.

Фото О. Занте с сайта Pexels

Это может быть очень полезным методом для других типов фотографии, например пейзажей или архитектуры.

Где-то между обычными широкоугольными объективами и специальными объективами типа «рыбий глаз» находятся объективы с чрезвычайно широким углом обзора без большого количества искажений. Их иногда называют прямолинейными широкими углами, что означает, что они воспроизводят прямые линии вместо изогнутых на изображении.

Эти линзы, как правило, довольно дороги, но они стоят своих денег для тех, кому требуется неискаженное покрытие.

Разработчики оптики обычно стараются минимизировать искажения в своих широкоугольных объективах. Объектив «рыбий глаз» — это чрезвычайно широкоугольный объектив с небольшой коррекцией искажений или без нее. Без ограничений, связанных с попыткой коррекции, конструкция объектива может охватывать чрезвычайно широкий угол обзора.

Изображение kjubee с сайта Pixabay

В то время как хорошо скорректированные широкоугольные объективы могут охватывать 100 градусов или около того, объектив «рыбий глаз» часто покрывает целые 180 градусов.Некоторые линзы типа «рыбий глаз» могут покрывать даже больше. Объектив Nikon 6 мм «рыбий глаз» покрывает 220 градусов!

Pro Tip

Линзы Fisheye — прекрасные инструменты для сферических панорамных изображений, а также для астрономии, науки и промышленности. Вы также можете использовать их для других изображений, в том числе для забавных фотографий.

Короткий телеобъектив — это более длинный объектив, чем обычный объектив, но не более чем в два или три раза длиннее. Их часто называют портретными телефото, хотя вы можете использовать их для любого типа или изображения.Обычно для этого типа объективов используется фокусное расстояние 85 мм, 100 мм или 135 мм.

Очевидная перспектива коротких телефото делает их желанными для портретной фотографии. Просто широкоугольный объектив с близкого расстояния приводит к преувеличению и удлинению черт лица, использование короткого телеобъектива с большего расстояния приводит к уменьшению перспективы, что приводит к приятной перспективе.

Изображение Pexels на Pixabay

Короткие телеобъективы с широкой диафрагмой также могут ограничивать глубину резкости.Это еще один фактор, который делает их отличными портретными объективами, но также делает их хорошим выбором для других типов фотографии.

Pro Tip

Изолирование объекта от фона позволит выделить объект, уменьшив отвлекающие факторы. Быстрый короткий телефото позволит вам легко это сделать.

Помимо проблем с перспективой и глубиной резкости, использование короткого телеобъектива позволяет выделить часть сцены поверх других частей. Полезно при просмотре архитектурных и живописных видов на природу, вы можете подчеркнуть интерес, который хотите передать.

Фокусное расстояние более 135 мм немного более ограничено при использовании, чем объективы, близкие к нормальному диапазону. Однако для некоторых фотографов эти объективы являются наиболее часто используемым инструментом.

Какой вид фотографии выигрывает от длинных телефото? Конечно, на ум приходят спорт и дикая природа, но для съемки путешествий можно также использовать более длинные телеобъективы. Каждый раз, когда вам, как фотографу, требуется большее увеличение или изоляция объекта, более длинный телеобъектив — хороший выбор.

Телеобъектив в этом диапазоне можно использовать для выделения части изображения в пейзаже или городском пейзаже для получения яркого изображения.

Изображение предоставлено Free-Photos с сайта Pixabay

Поскольку к тому времени, когда вы выбираете этот диапазон линз, наблюдается заметное ракурс или сжатие, вы можете использовать это творчески для получения интересной перспективы. Вы можете хорошо использовать это оптическое свойство в портретах.

Фотографы дикой природы и спорта оценят эти объективы, особенно если они светосильные.Быстрый телефото будет больше, тяжелее и дороже, но вы можете обойти все эти недостатки, если вам действительно нужен быстрый телефото. Хорошая техника съемки, универсальные возможности камеры и разумный бюджет обеспечат все, что вам нужно.

Супертелеобъективы — это особый жанр объективов, который в значительной степени был недоступен для обычного фотографа. За исключением некоторых объективов сторонних производителей и OEM-производителей с очень простой конструкцией и медленными значениями диафрагмы, многие из этих объективов исторически были огромными, тяжелыми и очень дорогими.

Объектив 400 мм раньше был довольно экзотическим выбором, но теперь это очень распространенное фокусное расстояние. Объективы от 600 мм до 1200 мм и даже 2000 мм прочно входят в категорию супертелеобъективов.

С этим типом объективов многое изменилось. Многие производители объективов в настоящее время выпускают очень доступные, легкие и превосходно работающие объективы с очень большим фокусным расстоянием.

При использовании супертелеобъектива в первую очередь необходимо учитывать точную фокусировку и наличие устойчивой платформы.Некоторые из новейших объективов можно даже носить в руках благодаря таким технологиям, как специальные стеклянные элементы, обеспечивающие компактный дизайн и улучшенную стабилизацию изображения.

Те же проблемы, связанные с ограниченной глубиной резкости и сжатием, могут быть либо недостатком, который необходимо преодолеть, либо свойством, которым можно воспользоваться для получения великолепных изображений.

Изображение skeeze с сайта Pixabay

Независимо от физического размера или возможности использования портативного устройства, узкое поле зрения — это оптическое свойство, которое всегда будет важным фактором.Если вы когда-либо пытались центрировать звезду в телескоп, вы знаете, сколько работы это может потребовать. В частности, что касается спортивной фотографии и фотографии дикой природы, вам необходимо разработать отличные методы, которые позволят вам использовать супертелеобъективы для любых действий.

Pro Tip

Чтобы получить очень длинные фокусные расстояния в компактных размерах, производители линз разработали зеркальные линзы, также называемые катадиоптрическими линзами. Если вам нужен ультрателеобъектив лишь в редких случаях и вы готовы справиться с особыми свойствами зеркальных линз, обратите внимание на этот тип линз.

Мы уже обсуждали зум-объективы выше, но это тип зум-объективов, который многие фотографы находят чрезвычайно полезным. Этот объектив будет охватывать от умеренно широкого угла до нормального диапазона и до короткого телефото, иногда включая макро-фокусировку в качестве функции. Недорогие и легкие версии часто поставляются вместе с корпусом камеры в виде «комплекта» объектива.

В полнокадровом формате 35 мм объективы с фокусным расстоянием 35–70 мм, 28–70 мм, 28–85 мм, 35–105 мм и 24–120 мм являются примерами объективов этой категории.

Есть еще одна категория, которая также подходит для этого использования — универсальные зум-объективы. Фокусные расстояния 24–200 мм и 28–300 мм — это лишь некоторые из возможных вариантов. Большинство универсальных зумов немного медленны в отношении максимального значения диафрагмы, но это фантастический тип объектива, который можно взять с собой в личный отпуск. Этот тип объективов кажется более популярным в форматах APS-C и MFT, чем полнокадровый.

Фото Криса Барбалиса на Unsplash

Что делает объектив попадающим в категорию «комплектных объективов»? Мнения могут быть разными, но если он достаточно мал и достаточно дешев, чтобы предлагаться в недорогой упаковке, я бы рассматривал его как комплектный объектив.Комплектные линзы обычно изготавливаются из более легких материалов, таких как замена более тяжелых металлов на пластик, и имеют тенденцию к более медленным диафрагмам.

Чтобы проиллюстрировать различия, давайте рассмотрим два обычных зума от одной марки. Sony FE 28–70 мм f / 3,5–5,6 OSS по сравнению с FE 24–70 мм f / 2,8 GM. Объектив OSS с переменной максимальной диафрагмой составляет 1/3 веса и примерно ¼ стоимости объектива f / 2.8 GM. Оба они очень резкие, но менее дорогой объектив приносит в жертву надежность и высокую максимальную диафрагму в пользу меньшего размера, веса и меньшей стоимости.

То же самое можно найти у производителей линз, в том числе у сторонних производителей. Кстати, есть также телеобъективы с зумом и несколько сверхширокоугольных зум-объективов. Вес и цена обычно являются хорошим индикатором того, комплектный это объектив или нет.

Pro Tip

С точки зрения резкости комплектные объективы часто очень хороши. Однако, если вам нужна более высокая диафрагма или более прочная конструкция, вам может понадобиться объектив серии Pro от предпочитаемого вами бренда.

Макрообъектив может иметь любое фокусное расстояние.Макро просто означает, что объектив был разработан специально для сверхближайшей фокусировки и часто имеет оптическую коррекцию проблем, связанных с близкой фокусировкой.

Изображение Josch23 с сайта Pixabay

Многие увеличения будут помечены как макроуровни. Обычно это относится только к возможности близкой фокусировки, а не к специальной оптической коррекции, за исключением нескольких известных линз.

Два наиболее распространенных фокусных расстояния для настоящих макрообъективов — 50 мм и 100 мм. Макрообъективы 50 мм часто меньше и быстрее, чем макрообъективы 100 мм.Но фокусное расстояние 100 мм дает вам больше места между камерой и объектом, что может очень помочь с освещением.

В фотографии есть над чем подумать. Понимание чисел, относящихся к фокусному расстоянию, пойдет нам на пользу во многих отношениях. Помимо фактических фокусных расстояний, знание того, что отличает широкоугольный объектив от телеобъектива, позволяет нам каждый раз выбирать правильный объектив для конкретной ситуации.

Фото Адама Биркетта на Unsplash

Фокусное расстояние легко понять, если вы ознакомитесь с основами.Одна из вещей, которые я люблю предлагать своим ученикам в качестве упражнения, и что я периодически делаю сам, — это выбрать одно фокусное расстояние на целый день личной фотографии. Таким образом я действительно узнаю все свойства линз этого типа.

Забавно, я действительно нахожу что-то новое в каждом типе линз, когда я это делаю. И это также показывает мне, насколько ценен мой старый добрый Nifty Fifty для моего личного стиля.

Попробуйте сами! Когда вы найдете что-то, чем действительно хотите поделиться, позвольте нам это увидеть.Так мы все сможем стать лучшими фотографами.

Общие сведения о фокусном расстоянии на камерах смартфонов

Каким образом может быть присоединен внешний объектив влияет на фокусное расстояние камеры смартфона?

Вы получаете различные типы дополнительных объективов для камеры смартфонов: телеобъектив, макро, сверхширокоугольный и другие.Они похожи на некоторые объективы на телефонах с несколькими камерами.

Точно так же эти разные типы дополнительных линз имеют разное фокусное расстояние. Они также находятся в том же диапазоне фокусного расстояния и угла обзора, что и объективы мобильных камер, показанные в таблице выше.

Поскольку основная задняя камера — это обычно та, которая соответствует лучшим характеристикам мобильной камеры на конкретном мобильном телефоне, большинство внешних линз камеры смартфонов предназначены для присоединения к основной камере, чтобы воспользоваться ее качеством изображения.

Основная камера большинства смартфонов оснащена широкоугольным объективом с фокусным расстоянием от 24 до 27 мм. С этой камеры вы можете делать довольно широкие снимки, которые показывают приличный объем сцены.

Прикрепив к этой камере дополнительный объектив, вы получите другой угол обзора, соответствующий фокусному расстоянию внешнего объектива.

Например, если вы прикрепите 58-миллиметровый телеобъектив (с узким углом обзора) к 26-миллиметровой широкоугольной камере на смартфоне, мобильная камера будет делать не широкоугольный снимок, а скорее увеличенный. в кадре, который соответствует фокусному расстоянию телеобъектива.

Если вы собираетесь использовать дополнительные объективы при съемке фотографий, будьте осторожны. Дешевые объективы могут быть легкими в использовании, но они часто приводят к плохому качеству изображений, несмотря на оптические возможности камеры телефона.

Два бренда, которые я настоятельно рекомендую для дополнительных линз для смартфонов: Moment и Olloclip . Они производят высококачественные линзы специально для мобильной фотографии и даже для мобильного кинопроизводства . Конечно, это не единственные варианты.Есть других вариантов для различных моделей телефонов и бюджетов.

Определение фокусного расстояния за 5 минут

Фокусное расстояние — это то, о чем мы постоянно говорим, обсуждая различные объективы и стили фотографии в наших еженедельных бесплатных подкастах.

Новичку может быть немного сложно понять фокусное расстояние, потому что есть несколько поворотов и сложностей, но я сделаю все возможное, чтобы объяснить это за 5 минут или меньше. Я начну с самой основной информации, а затем перейду к более продвинутым.Обязательно прочитайте всю статью, потому что ниже есть несколько интересных примеров, которые помогут вам выбрать правильное фокусное расстояние, когда вы фотографируете людей.

Шкала фокусных расстояний показывает, что этот объектив может быть от 10 мм до 24 мм (с увеличением). Сейчас он установлен на 18 мм. Почти на всех объективах есть такая шкала.

Что такое фокусное расстояние?

Короче говоря, фокусное расстояние объектива — это мера того, насколько «увеличен» ваш объектив. Как и в бинокль, вы можете находиться на расстоянии 40 мм и видеть всю гору или увеличивать масштаб до 400 мм и видеть только одно дерево на горе.

Измерение фокусного расстояния сообщает фотографу, каким будет угол обзора. Угол обзора означает, насколько широкая область видна на изображении. Он также передает увеличение далеких объектов на фотографии.

Если вы снимаете на 20 мм, а фотографируемый человек находится на расстоянии 30 метров, он будет маленьким (увеличение), и вы увидите большую область вокруг человека (поле зрения). Однако, если вы увеличите масштаб до 300 мм, человек будет большим на изображении (увеличение), и по бокам модели, отображаемой в кадре (поле зрения), не будет много декораций.

Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах, но измеряется не фактическая физическая длина объектива, а его свойства увеличения.

Фактическое измерение фокусного расстояния — это расстояние в миллиметрах между точкой конвергенции и датчиком изображения. Точка схождения — это точка, в которой световые лучи объединяются в линзе. Но не волнуйтесь, вам больше никогда не придется об этом знать. В конце нет популярной викторины.

Определение фокусного расстояния объектива

Все объективы показывают фокусное расстояние прямо на объективе.Прежде всего, вы увидите диапазон фокусного расстояния, которого может достичь объектив, в названии объектива. Если ваша камера была оснащена объективом 18-55 мм f / 3,5-5,6, то вы знаете, что максимально широкий диапазон, который может быть у вашего объектива, составляет 18 мм, а максимально возможное увеличение — 55 мм.

Когда вы поворачиваете тубус объектива для увеличения, вы можете посмотреть на шкалу на конце объектива, который соединяется с камерой, чтобы увидеть, на каком конкретном фокусном расстоянии вы снимаете.

После того, как вы сделали снимок, почти все камеры сохранят информацию о фокусном расстоянии в метаданных снимка.Поэтому, если вы хотите вернуться и посмотреть, какое фокусное расстояние вы использовали для получения определенного вида, вы можете зайти в свойства фотографии и увидеть это.

Имейте в виду, что не все объективы могут масштабировать (изменять фокусное расстояние). Некоторые объективы с фиксированным фокусным расстоянием, что означает, что они не могут увеличивать изображение. Обычным объективом, который не может увеличивать масштаб (который, вероятно, у вас есть), является объектив 50 мм f / 1.8. Это фантастический объектив, но он не может увеличивать или уменьшать масштаб. Это объектив с фиксированным фокусным расстоянием.

Внутренний прямоугольник — это фотография, сделанная с помощью цифровой зеркальной камеры Nikon с датчиком кадрирования, полный внешний снимок также сделан на 18 мм, но с помощью полнокадровой камеры.Это показывает, что ПРИ ОДНОМ ФОКУСНОМ ДЛИНЕ полнокадровая камера намного шире.

Фокусное расстояние и коэффициент кадрирования

Если вы снимаете камерой с датчиком кадрирования (Nikon D3300, D5500, D7200 или Canon Rebel, 70D, 7D, Fuji XT1 или Sony A6000, и это лишь некоторые из них), то кроп-фактор вашей камеры сделает вашу камеру более увеличенной, когда по сравнению с полнокадровыми камерами при том же фокусном расстоянии.

Итак, предположим, я делаю снимок здания на камеру с датчиком кропа на 18 мм. Если я поставлю тот же объектив на мою полнокадровую камеру и сниму на 18 мм, полнокадровое изображение будет намного шире.Тем не менее, я мог легко получить 13-миллиметровый объектив и установить его на камеру с датчиком кадрирования, чтобы он соответствовал тому же полю зрения, что и полнокадровая камера.

Дело в том, что полнокадровые камеры не способны снимать более широкий или более телефото, чем камера с датчиком кадрирования. Разница просто означает, что если на объективе выбрано такое же фокусное расстояние, полнокадровая камера сделает более широкий снимок.

Пожалуйста, поймите, что полнокадровые камеры на не превосходят и не уступают камерам с кроп-сенсором.У них обоих есть преимущества и недостатки. Раньше я снимал полнокадровую камеру Nikon, но в итоге перешел на камеру Fuji XT1 с датчиком кадрирования, которая мне сейчас очень нравится. Не позволяйте никому говорить вам, что полнокадровая камера лучше. Это просто другое.

Я также хочу убедиться, что вы можете получить такой же широкий угол обзора на камере с датчиком кадрирования, что и на полнокадровой камере, просто используя более широкий объектив, поэтому у полнокадровой камеры нет преимуществ для пейзажной фотографии. .И, в конечном итоге, может быть удобно иметь камеру с датчиком кадрирования, потому что она превращает 400-миллиметровый объектив в 640-миллиметровый, не тратя тысячи и тысячи долларов на объектив с такой длиной.

Я написал целую статью о том, как кроп-фактор влияет на поле зрения, которую вы можете прочитать, если она еще не совсем понятна.

В этом примере с моей прекрасной женой я сначала стоял ОЧЕНЬ близко к ней и снимал на 10 мм, затем отступал и увеличивал масштаб для каждого последующего снимка. Это сохраняет размер ее лица одинаковым на всех снимках, но, как вы можете видеть, фотография выглядит СОВЕРШЕННО по-разному на каждом снимке.НИКТО не будет хорошо смотреться на фотографии, если вы снимаете их с близкого расстояния широкоугольным объективом. Отойдите назад и увеличьте масштаб при съемке портретов!

Использование правильного фокусного расстояния для портретной фотографии

Широкие линзы демонстрируют большее искажение (неестественное искривление объектов на изображении, особенно по краям кадра). Кроме того, более широкое поле зрения широкоугольного объектива (10-18 мм) сделает объекты, которые находятся рядом с камерой, намного больше, а объекты, расположенные дальше от камеры, намного меньше.

Вы должны понимать эту точку, чтобы выбрать правильное фокусное расстояние для портретной фотографии. На анимированной гифке (ужасного качества) выше я сделал четыре снимка моей жены с разных фокусных расстояний. После каждого снимка я ОТХОДИЛ НАЗАД и увеличивал масштаб. Делая это, ее лицо остается того же размера на картинке, но, как вы можете видеть, фотография выглядит ПОЛНОСТЬЮ по-другому!

Когда вы находитесь на широком конце, вы видите намного больше заднего двора вокруг нее. Вы видите сторону дома, весь забор, и вы даже не видите батут, потому что она его прикрывает.Однако, когда вы отодвигаетесь, вы видите намного меньше двора (более узкое поле зрения). Также обратите внимание, что лицо выглядит сильно искаженным при съемке с широкоугольным объективом с близкого расстояния, но когда вы отодвигаетесь назад и увеличиваете масштаб, все выглядит нормально и пропорционально.

Последнее, на что следует обратить внимание, и это немного более продвинутое, это то, что фон становится все более и более размытым по мере увеличения фокусного расстояния, несмотря на то, что настройки камеры остаются одинаковыми для всех снимков. Чтобы узнать больше об этом, прочтите мою статью о многих вещах, влияющих на глубину резкости.

Выбор правильного фокусного расстояния для различных ситуаций

Не существует «правильного» или «неправильного» фокусного расстояния для любой ситуации. Все зависит от личных предпочтений и того, что вы хотите запечатлеть. Однако, безусловно, существуют нормы фокусных расстояний, которые обычно используются в разных ситуациях.

Все приведенные ниже фокусные расстояния являются стандартными для камер с датчиком кропа , поскольку подавляющее большинство людей, читающих эту статью, будут снимать камеры с датчиком кропа.Это приблизительные цифры, призванные дать вам представление о том, какое фокусное расстояние вам нужно).

Пейзажная фотография (от 10 мм до 18 мм)
Портрет человека в полный рост (от 24 до 45 мм)
Выстрел в голову (от 55 до 140 мм)
Ночная съемка (от 10 до 18 мм)
Макросъемка или макросъемка (от 70 до 150 мм)
Фотография дикой природы (от 200 до 850 мм)
Общий объектив для семейной и детской съемки (от 35 до 90 мм)
Фотография спорта на открытом воздухе (от 200 до 400 мм)

Теперь, когда вы прочитали эту удобную памятку с указанием фокусных расстояний для различных ситуаций, вам действительно стоит подумать о том, чтобы проверить мой бесплатный искатель объектива.Он задает вам 5 вопросов о том, какую камеру вы используете, что хотите снимать, и о вашем бюджете, и дает вам мою личную рекомендацию по выбору идеального объектива для вас. Найдите здесь свой идеальный объектив для цифровой зеркальной камеры.

Обратите внимание на ОГРОМНУЮ разницу между 10 и 15 мм, но крошечную разницу между 135 и 140 мм. Фактически, отметки 135 и 140 расположены так близко друг к другу, что вы даже не можете отличить их друг от друга на этой веб-версии. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше разница в поле зрения.Кстати, это перед моим домом.

Как разные фокусные расстояния влияют на поле зрения

И последнее, что вам нужно знать о фокусном расстоянии, чтобы иметь основы под вашим поясом. Вот он: По мере увеличения фокусного расстояния изменение поля зрения уменьшается. По мере уменьшения фокусного расстояния изменение поля зрения увеличивается. Или, другими словами, существует обратная экспоненциальная зависимость между фокусным расстоянием и изменением в поле зрения.Чисто как грязь?

Все это означает, что на широком конце вашего объектива 5-миллиметровое масштабирование резко повлияет на поле зрения (насколько сцену вы можете уместить в кадре). Однако, когда вы сильно увеличены, увеличение на 5 мм лишь незначительно повлияет на то, сколько сцены на картинке.

Если вы понимаете этот принцип, это может сэкономить вам кучу денег на линзах! Когда я предлагаю начинающим фотографам купить широкоугольный объектив для пейзажной фотографии, они иногда говорят что-то вроде: «Зачем мне тратить 500 долларов на объектив 10 мм, если моя камера уже поставляется с объективом 18 мм?» Помимо различий в оптическом качестве, разница между 10 и 18 мм составляет ОГРОМНЫЙ и существенно повлияет на то, насколько пейзаж вписывается в кадр.

Однако, если вы заинтересованы в спортивной фотографии и у вас уже есть 250-миллиметровый объектив на камере с датчиком кадрирования, в большинстве случаев было бы бесполезно тратить 500 долларов на 300-миллиметровый объектив (при том же оптическом качестве), потому что он вряд ли сможет разница в увеличении и поле зрения.

Что такое «жаргон фокусного расстояния»

Слушая подкасты «Улучшение фотографии» каждую неделю или просматривая наши видеоролики на Youtube, вы часто слышите, как мы обсуждаем разные фокусные расстояния для разных целей.В этой статье все примеры фокусных расстояний, которые я использовал, относятся к камерам с датчиком кадрирования, потому что это то, что большинство из вас будет использовать на своих камерах.

Однако большинство фотографов придерживаются стандарта 35-мм датчика изображения (полнокадровый). Поэтому, если вы слышите, что фотограф рекомендует снимать на 200 мм, они, вероятно, имеют в виду 200 мм на полнокадровой камере. 35 мм давно стали стандартом. Хорошей новостью является то, что вы можете использовать очень простую математику для третьего класса, чтобы точно узнать эквивалент фокусного расстояния на вашей камере.

Камеры с кроп-сенсором Nikon, Fuji и Sony

имеют кроп-фактор в 1,5 раза. Камеры Canon с кроп-сенсором имеют кроп-фактор в 1,6 раза. Поэтому, если кто-то рекомендует фокусное расстояние 200 мм, вы можете с полным правом спросить, имеют ли они в виду полнокадровый датчик или датчик кадрирования. Однако фотографы обычно говорят о фокусных расстояниях в полном кадре. Таким образом, вы можете выполнить простую математику, чтобы узнать, какое фокусное расстояние вам следует использовать, чтобы получить такое же поле зрения, как 200 мм на полнокадровой камере.

200 мм на полнокадровой камере — это то же самое, что около 135 мм на камере Nikon с датчиком кадрирования, потому что Nikon имеет коэффициент кадрирования 1.5x. Однако на камере с датчиком кадрирования Canon это будет 125 мм.

Если вы все еще изучаете основы фотографии, я очень рекомендую вам уделить минуту и прочитать мою серию статей по основам фотографии. Это сборник из 8 постов, которые я написал для начинающих фотографов. В нем вы узнаете, как получить хорошую экспозицию, как настроить камеру для получения четкой резкости, композиции и т. Д. Прочтите серию статей по основам фотографии здесь.

Какое фокусное расстояние камеры

Фокусное расстояние — это число, которое важно для фотографии и фотограмметрии, но часто неправильно понимается.

Что такое фокусное расстояние?

Строгое техническое определение фокусного расстояния затруднено без предоставления большого количества основ теории линз, поэтому мы воспользуемся упрощением. Вы можете думать о фокусном расстоянии как о расстоянии между плоскостью изображения (например, микросхемой изображения в цифровой камере) и точкой, в которой все световые лучи пересекаются внутри объектива («оптический центр»). Таким образом, фокусное расстояние 20 мм означает, что расстояние от оптического центра до плоскости изображения составляет 20 мм в длину (около дюйма).

Что означает число фокусного расстояния?

Число фокусного расстояния говорит нам, какая часть сцены запечатлена на снимке. Чем меньше число, тем шире обзор и тем больше мы видим. Чем выше число, тем уже поле обзора и тем меньше мы видим. Это проиллюстрировано ниже — камера неподвижна и фокусное расстояние (белыми цифрами) изменяется:

Камера обычно имеет фокусное расстояние в диапазоне от 10 мм до 500 мм.Различные типы камер могут иметь разный диапазон, и специальные объективы также могут выходить за его пределы. Фокусное расстояние 10 мм будет очень широким объективом (захватывающим большую часть сцены), а 500 мм — очень узким объективом (захватывающим только небольшую часть сцены, что дает большое увеличение, как в бинокль или телескоп).

Камеры

могут иметь фиксированные линзы (иногда называемые «фиксированными»), которые имеют только одно фокусное расстояние, или зум-объективы, которые позволяют изменять фокусное расстояние (например, от 18 мм до 55 мм или от 55 мм до 200 мм).
Для высокоточной фотограмметрической работы в PhotoModeler рекомендуется использовать фиксированный (или фиксированный) широкоугольный объектив (например, 20-миллиметровый объектив на рамочной камере APS-C) в качестве основного варианта, но для разных приложений могут потребоваться разные фокусные расстояния, а камеры с Объективы с регулируемым зумом все еще можно использовать для достижения очень хороших результатов с некоторой дополнительной процедурой обработки фокусного расстояния.

Примечание. Технический термин фотограмметрии, с которым вы можете столкнуться, — это «Основное расстояние». Строго, Главное расстояние — это расстояние, указанное выше (т.е.е. расстояние от плоскости изображения до оптического датчика объектива), а фокусное расстояние — это главное расстояние, когда объектив сфокусирован на бесконечность. См. Ниже дополнительную информацию о фокусировке и фокусном расстоянии. Когда PhotoModeler перечисляет фокусное расстояние для камеры, на самом деле отображается главное расстояние.

Размер формата

Когда вы покупаете цифровую камеру, вы часто видите спецификацию «эквивалентное фокусное расстояние 35 мм». Что это значит? Большинство цифровых фотоаппаратов имеют чипы изображения, которые покрывают гораздо меньшую площадь, чем стандартный 35-миллиметровый пленочный кадр.Поскольку 35-миллиметровые пленочные камеры так долго были стандартом в фотографии, многие методы и методы были разработаны на их основе. 35-мм пленочная камера имеет негатив примерно 36 мм в ширину и 24 мм в высоту («35» происходит от физической ширины пленки, которая составляет ровно 35 мм). «Обычный объектив» (с полем зрения, который кажется «естественным» для человека) на 35-мм пленочной камере имеет фокусное расстояние 50 мм.

Современные цифровые фотоаппараты могут иметь микросхемы обработки изображений размером всего 6 мм на 4 мм; некоторые камеры смартфонов даже меньше, а затем достигают полного размера 24 мм на 35 мм.Очень распространенным размером является формат APS-C 16 мм на 24 мм. Этот меньший размер влияет на то, что считается «нормальным» фокусным расстоянием.

Допустим, вы делаете снимок автомобиля двумя камерами, 35-мм пленочной камерой и камерой смартфона. Вы стоите на одном месте и делаете два снимка, по одному каждой камерой. В обоих случаях вы хотите сфотографировать автомобиль, заполняющий кадр. Если объектив 35-мм пленочной камеры имеет фокусное расстояние 50 мм, фокусное расстояние цифровой камеры может составлять 4 мм.Таким образом, даже несмотря на то, что это очень разные числа, они дают одинаковый результат из-за размера поверхности изображения. Таким образом, «эквивалентное фокусное расстояние 35 мм» для этой камеры смартфона при 4 мм составляет 50 мм.

Производители фотоаппаратов иногда перечисляют эти эквиваленты, потому что некоторые фотографы более знакомы с 35-миллиметровыми камерами и хотят облегчить понимание. Он также дает нам эталон для всех размеров форматов. Они также могут указать коэффициент умножения. Например, множитель APS-C составляет около 1.6x. Таким образом, 32-миллиметровый объектив на камере APS-C (например, Nikon D3200) будет действовать как 50-миллиметровый объектив на 35-миллиметровой пленочной камере.

Влияет ли фокусировка на фокусное расстояние?

Выше мы упоминали, что фокусное расстояние связано с фокусным расстоянием. Фокусное расстояние — это основное расстояние камеры, когда она сфокусирована на бесконечность. В фотограмметрии нас интересует внутренняя геометрия камеры в то время, когда были сделаны фотографии, поэтому это основное расстояние, которое мы хотим точно знать при фотограмметрии.

Ответ: «Да, фокусировка линзы изменяет ее основное расстояние».

Все объективы имеют заявленное или указанное значение фокусного расстояния (или диапазон значений для зум-объектива). Это напечатанное число на самом деле является его номинальной длиной или главным расстоянием, когда линза сфокусирована на бесконечность. Когда вы фокусируетесь на объектах, которые находятся ближе к камере, главное расстояние изменяется. Так, например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм, сфокусированный на объекте, находящемся на расстоянии нескольких футов, может в то время иметь основное расстояние объектива 55 мм.Наиболее ярким примером этого является настройка макросъемки (настройка объектива, которая позволяет вам фокусироваться на очень близких, очень маленьких объектах, например, размером менее 5 дюймов). Объектив с номинальным фокусным расстоянием 50 мм (т. Е. Основное расстояние 50 мм при фокусировке на бесконечность) на самом деле может иметь основное расстояние 100 мм при фокусировке на несколько дюймов! Вот почему при фотограмметрии (там, где требуется точная геометрия) хорошо откалибровать камеру на том расстоянии, с которым вы будете работать.

Существует некоторая возможность откалибровать камеру (которая определяет главное расстояние) в одном фокусе и выполнить ваш фотограмметрический проект в другом фокусе.Фактическое приемлемое несоответствие зависит от ваших требований к точности и степени изменения фокуса. Обычно калибровка, выполняемая на расстоянии фокусировки 2 м / 6 футов, приемлема для проектов с бесконечной фокусировкой (опять же, в зависимости от требований к точности), но может быть неприемлема для проекта, в котором расстояние фокусировки составляло 50 см / 20 дюймов.

Тем не менее, во многих случаях преимущества использования фокуса (то есть четкие цели и отчетливые детали) с незначительным воздействием на главное расстояние / фокусное расстояние перевешивают преимущества сохранения постоянства фокусировки и основного расстояния (т.е. может вызвать размытие на некоторых фотографиях, сделанных с другого расстояния).

Фокусное расстояние и фотограмметрия

Следует помнить о трех основных моментах, касающихся фокусного расстояния и фотограмметрии / PhotoModeler:

PhotoModeler должен знать главное расстояние до камеры / объектива во время съемки фотографий, чтобы он мог определять геометрию, вычислять положения камеры и создавать точки трехмерных координат. Это означает: а) откалибровать камеру, чтобы установить точное фокусное расстояние / основное расстояние для большей точности (или, по крайней мере, использовать достаточно близкую оценку фокусного расстояния), и б) если вы используете зум-объектив, делайте фотографии с камерой, установленной на то же самое. фокусное расстояние (настройка масштабирования), на котором была откалибрована камера (для повторяемости используйте самый широкий угол или полное масштабирование).
Размер формата и фокусное расстояние важны. Недостаточно просто знать фокусное расстояние.
PhotoModeler имеет четыре метода расчета фокусного расстояния / основного расстояния и размера формата. Это а) калибровка камеры, б) метод быстрой приблизительной камеры с использованием заголовка EXIF изображений, в) метод обратной камеры (для проектов с использованием фотографий из неизвестного источника) и г) полевая и автокалибровка (которая является калибровкой камеры. выполняется одновременно с проектом моделирования).Для получения наиболее последовательных и точных результатов проекта откалибруйте камеру, а затем всегда используйте ее с тем же фокусным расстоянием, на котором вы ее калибровали.

PhotoModeler и фотограмметрия

PhotoModeler — один из ведущих инструментов для фотограмметрии (науки о создании измерений и точных трехмерных данных с помощью фотографии).

Краткое объяснение того, как работает PhotoModeler:
www.photomodeler.com/products/how-it-works.html

Информация о камерах для PhotoModeler:
www.photomodeler.com/products/about_cameras.html

Узнайте, как использовать PhotoModeler с камерой для создания подробных цифровых моделей:
www.photomodeler.com/products/why.html

Какое фокусное расстояние объектива в фотографии?

Объективы

Prime имеют объектив с фиксированным фокусным расстоянием. Это означает, что вы ограничены съемкой с одним фокусным расстоянием — без масштабирования и без увеличения.

«Если вы хотите заняться фотографией профессионально, я бы посоветовал выбрать основное фокусное расстояние, которое вам нравится, с которым вам удобно, и снимать с ним какое-то время», — предлагает Бойд.«Научитесь проявлять творческий подход с одним фокусным расстоянием, потому что это заставит вас задуматься об использовании камеры. Это заставит вас больше задуматься о своих настройках. Это заставит вас потратить больше времени — это замедлит вас. Очень заманчиво просто увеличить масштаб, когда у вас есть зум-объектив. Но когда у вас есть фиксированный объектив, вам нужно двигаться ».

«Научитесь проявлять творческий подход с одним фокусным расстоянием, потому что это заставит вас задуматься об использовании камеры. Это заставит вас больше задуматься о своих настройках. Это заставит вас потратить больше времени.”

Выйти на улицу или туда, куда вас приведет ваше любопытство, и посвятить время последовательной практике с одним фокусным расстоянием может стать важным шагом на пути к пониманию вашего глаза как фотографа.

«Типы линз и фокусные расстояния, которые вы выберете, действительно помогут передать ваш стиль», — говорит свадебный фотограф Килен Мерфи. «Это повлияет на то, как вы любите снимать, и на то, как все будет выглядеть».

Когда ваш стиль начинает развиваться, пора менять точку зрения.Эксперименты с разными фокусными расстояниями могут быть поучительным процессом, который еще больше определит ваш стиль. Также особенно важно понимать преимущества разных фокусных расстояний, если вашей целью является создание универсального пояса линз в стиле Бэтмена для более сложных съемок.

Изменение фокусного расстояния камеры может изменить правила игры.

Фотосъемка прямой трансляции — отличный способ понять, как фокусное расстояние влияет на ваши снимки. Вы будете перемещаться по мероприятию в поисках идеального ракурса, и иногда вам нужно будет изменить фокусное расстояние, чтобы максимально использовать возможности.

«Вы должны знать, что вы пытаетесь снять и какой объектив поможет в этом», — объясняет автор, дизайнер и фотограф Хара Пликанич. «Вы пытаетесь предсказать, куда будет двигаться ваш объект или что будет дальше. И вы хотите быть на несколько шагов впереди в своем уме, чтобы вас не застряли в плохом месте, когда что-то происходит ».

Именно такие моменты заставят вас обратиться к этому поясу супергероя.Возьмите с собой резервную копию.

При съемке свадеб Plicanic использует три объектива: 50 мм, 16-35 мм и 70-200 мм. Различные события и разные съемки предъявляют разные требования, и, как и в случае, когда кэдди выбирает правильную клюшку для гольфа, чтобы сделать следующий выстрел на поле, ваша способность понимать фокусное расстояние поможет вам добиться успеха в погоне за идеальной фотографией.

Общие сведения о фокусном расстоянии и поле зрения

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием

Объектив с фиксированным фокусным расстоянием, также известный как обычный или энтоцентрический объектив, представляет собой объектив с фиксированным угловым полем обзора (AFOV).Путем фокусировки объектива на разные рабочие расстояния можно получить поля обзора (FOV) разного размера, хотя угол обзора остается постоянным. AFOV обычно определяется как полный угол (в градусах), связанный с горизонтальным размером (шириной) датчика, с которым будет использоваться объектив.

Примечание. Объективы с фиксированным фокусным расстоянием не следует путать с объективами с фиксированным фокусным расстоянием. Линзы с фиксированным фокусным расстоянием могут фокусироваться на разных расстояниях; Объективы с фиксированным фокусом предназначены для использования на одном определенном рабочем расстоянии.Примерами линз с фиксированным фокусом являются многие телецентрические линзы и объективы микроскопов.

Фокусное расстояние объектива определяет угловое поле зрения объектива. Для данного размера сенсора, чем короче фокусное расстояние, тем шире угловое поле объектива. Кроме того, чем короче фокусное расстояние объектива, тем короче расстояние, необходимое для получения того же поля зрения, по сравнению с объективом с большим фокусным расстоянием. Для простой тонкой выпуклой линзы фокусное расстояние — это расстояние от задней части линзы до плоскости изображения, сформированного объектом, помещенным бесконечно далеко перед линзой.Из этого определения можно показать, что угловое поле зрения объектива связано с фокусным расстоянием (Уравнение 1), где f — фокусное расстояние в миллиметрах, а h — горизонтальный размер датчика в миллиметрах (Рисунок 1 ).

Рисунок 1: Для данного размера сенсора, h, более короткие фокусные расстояния дают более широкий AFOV

В целом, однако, фокусное расстояние измеряется от задней главной плоскости объектива, которая редко находится на механической задней части линзы изображения; это одна из причин того, что рабочие расстояния, рассчитанные с использованием параксиальных уравнений, являются только приблизительными, а механическая конструкция системы должна быть рассчитана только с использованием данных, полученных с помощью компьютерного моделирования, или данных, взятых из таблиц характеристик линз.Параксиальные расчеты, как и калькуляторы линз, являются хорошей отправной точкой для ускорения процесса выбора линз, но полученные числовые значения следует использовать с осторожностью.

При использовании объективов с фиксированным фокусным расстоянием есть три способа изменить поле зрения системы (камера и объектив). Первый и часто самый простой вариант — изменить рабочее расстояние от объектива до объекта; перемещение линзы дальше от плоскости объекта увеличивает поле зрения. Второй вариант — заменить используемый объектив с другим фокусным расстоянием.Третий вариант — изменить размер используемого датчика; датчик большего размера обеспечит большее поле зрения для того же рабочего расстояния, как определено в уравнении 1.

Хотя часто бывает удобно иметь очень широкое угловое поле зрения, есть некоторые недостатки, которые следует учитывать. Во-первых, уровень искажения, связанный с некоторыми объективами с коротким фокусным расстоянием, может сильно влиять на фактический AFOV и может вызывать изменения угла относительно рабочего расстояния (WD) из-за различной величины искажения.Далее, линзы с коротким фокусным расстоянием, как правило, не могут обеспечить наивысший уровень производительности по сравнению с вариантами с более длинным фокусным расстоянием (см. «Лучшая практика №3»). Кроме того, линзы с коротким фокусным расстоянием могут иметь трудности с охватом сенсоров средних и больших размеров, что может ограничивать их удобство использования, как описано в разделах «Относительное освещение сенсора, откат и виньетирование».

Другой способ изменить поле зрения системы — использовать либо вариофокальный объектив, либо зум-объектив; эти типы линз позволяют регулировать их фокусные расстояния и, таким образом, имеют переменные угловые поля зрения.Объективы с переменным фокусным расстоянием и зум-объективы часто имеют недостатки с точки зрения размера и стоимости по сравнению с объективами с фиксированным фокусным расстоянием и часто не могут предложить такой же уровень производительности, как объективы с фиксированным фокусным расстоянием.

Использование WD и FOV для определения фокусного расстояния

Во многих приложениях требуемое расстояние от объекта и желаемое поле обзора (обычно размер объекта с дополнительным буферным пространством) являются известными величинами. Эту информацию можно использовать для непосредственного определения необходимого углового поля зрения с помощью формул, показанных в уравнении 2, где WD — рабочее расстояние от объектива, а AFOV — угловое поле зрения.Уравнение 2 эквивалентно нахождению угла при вершине треугольника, высота которого равна рабочему расстоянию, а его основание равно горизонтальному полю зрения, как показано на рисунке 2. Примечание: На практике вершина этого треугольника редко располагается на механической передней части объектива, от которой измеряется рабочее расстояние, и должен использоваться только в качестве приблизительного значения, если не известно расположение входного зрачка.

Рисунок 2: Взаимосвязь между HFOV, размером сенсора и WD для данного углового FOV

После определения требуемого AFOV фокусное расстояние можно приблизительно определить с помощью уравнения 1 и выбрать подходящий объектив из таблицу характеристик объектива или техническое описание, найдя ближайшее доступное фокусное расстояние с необходимым угловым полем зрения для используемого датчика.

14,25 °, полученное в примере 1, можно использовать для определения необходимой линзы, но также необходимо выбрать размер сенсора. При увеличении или уменьшении размера сенсора изменяется степень использования изображения объектива; это изменит AFOV системы и, следовательно, общий FOV. Чем больше датчик, тем больше доступный AFOV для того же фокусного расстояния. Например, 25-миллиметровый объектив можно использовать с датчиком ½ дюйма (6,4 мм по горизонтали) или 35-миллиметровый объектив можно использовать с 2/3 дюйма (8.8 мм по горизонтали), так как оба они будут обеспечивать угол обзора примерно 14,5 ° на соответствующих датчиках.

В качестве альтернативы, если датчик уже выбран, фокусное расстояние можно определить непосредственно из FOV и WD, подставив уравнение 1 в уравнение 2, как показано в уравнении 3, где h — размер датчика по горизонтали (количество пикселей по горизонтали умноженное на размер пикселя), а f — фокусное расстояние объектива, оба в миллиметрах; FOV и WD должны быть измерены в одной системе единиц.Как указывалось ранее, необходимо учитывать некоторую степень гибкости рабочего расстояния системы, поскольку приведенные выше примеры представляют собой только приближения первого порядка и также не принимают во внимание искажения.

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

Как правило, объективы с фиксированным увеличением имеют фиксированный или ограниченный диапазон рабочего расстояния. Хотя использование телецентрических или других объективов с фиксированным увеличением может быть более ограничивающим, поскольку они не допускают различных полей зрения за счет изменения рабочего расстояния, вычисления для них очень прямые, как показано в уравнении 4.

Поскольку желаемый угол обзора и датчик часто известны, процесс выбора линзы можно упростить, перестроив уравнение 4 в уравнение 5.

Если требуемое увеличение уже известно и рабочее расстояние ограничено, уравнение 3 может быть переставлено (заменив h / FOV на увеличение) и использоваться для определения подходящего объектива с фиксированным фокусным расстоянием, как показано в уравнении 6.

Имейте в виду, что уравнение 6 является приближением и будет быстро ухудшаться при увеличении больше 0.1 или на короткие рабочие расстояния. Для увеличения более 0,1 следует использовать либо объектив с фиксированным увеличением, либо компьютерное моделирование (например, Zemax) с соответствующей моделью объектива. По тем же причинам калькуляторы линз, которые можно найти в Интернете, следует использовать только для справки. В случае сомнений обратитесь к таблице технических характеристик объектива.

Примечание: Горизонтальное поле обзора обычно используется при обсуждении поля зрения для удобства, но необходимо учитывать соотношение сторон датчика (отношение ширины датчика к его высоте), чтобы обеспечить размещение всего объекта в пространстве. изображение (уравнение 7), где соотношение сторон используется в виде дроби (например,грамм. 4: 3 = 4/3). В то время как большинство датчиков 4: 3, 5: 4 и 1: 1 также довольно распространены. Это различие в соотношении сторон также приводит к разным размерам датчиков одного и того же формата. Все уравнения, используемые в этом разделе, также могут использоваться для вертикального поля зрения, если вертикальный размер датчика заменяется горизонтальным размером, указанным в уравнениях.

ПРИМЕРЫ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ОБЪЕКТИВА

Использование WD и FOV для определения фокусного расстояния

Пример 1: Для системы с желаемым рабочим расстоянием 200 мм и горизонтальным полем обзора 50 мм, каково угловое поле Посмотреть (AFOV)?

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

Пример 2: Для приложения, использующего датчик ½ дюйма, размер которого по горизонтали равен 6.4 мм, желательно горизонтальное поле обзора 25 мм.

Посмотрев список объективов с фиксированным увеличением или телецентрических объективов, можно выбрать подходящее увеличение. Примечание. При увеличении увеличения размер поля зрения будет уменьшаться; обычно желательно меньшее увеличение, чем рассчитано, чтобы можно было визуализировать все поле зрения.

Фокусное расстояние линзы это: Линзы. Фокусное расстояние — урок. Физика, 8 класс.

Линзы. Фокусное расстояние линз. Оптическая сила линз. Формула тонкой линзы.

Ход урока

Проверка домашнего задания

Изучение нового материала

Линза Нимруда

Условное обозначение собирающей линзы

Условное обозначение рассеивающей линзы

Собирающая линза

Рассеивающая линза

Итог урока

4.6 Линза. Фокусное расстояние линзы

Линзы | Физика

Главное фокусное расстояние. Практическая фотография

Фокусное расстояние и размер изображения

Урок 13. линза. построение изображения в линзе — Физика — 11 класс

Как найти фокусное расстояние рассеивающей линзы

Порядок выполнения работы

Описание экспериментальной установки

Выполнение работы

Определение фокусного расстояния собирающей линзы по расстоянию от предмета до линзы и по расстоянию от изображения до линзы

Определение фокусного расстояния по величине предмета и

изображения

Способ Бесселя

Как рассчитать фокусное расстояние линзы

Типы линз

Физика фокусного расстояния

Формула фокусного расстояния

Примеры фокусного расстояния

Фокусные расстояния объектива фотоаппарата: что означают все числа | Стив и Марни Харкеры (SweetHark Crafts) | PHLEARN Magazine

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Pro Tip

Общие сведения о фокусном расстоянии на камерах смартфонов

Определение фокусного расстояния за 5 минут

Что такое фокусное расстояние?

Определение фокусного расстояния объектива

Фокусное расстояние и коэффициент кадрирования

Использование правильного фокусного расстояния для портретной фотографии

Выбор правильного фокусного расстояния для различных ситуаций

Как разные фокусные расстояния влияют на поле зрения

Что такое «жаргон фокусного расстояния»

Какое фокусное расстояние камеры

Какое фокусное расстояние объектива в фотографии?

Общие сведения о фокусном расстоянии и поле зрения

Добавить комментарий Отменить ответ