Суперлинза веселаго расчет расстояний до изображения: Карта сайта

Расчет расстояний между городами

Примеры расчета расстояний:

Когда может пригодиться расчет расстояний?

Бесплатный расчет расстояний между городами показывает точное расстояние между городами и считает кратчайший маршрут с расходом топлива. Он может быть востребован в следующих случаях:

• Сервис расчета расстояний помогает проложить маршрут автопутешественнику, например, для летнего отдыха с семьей или при планировании деловой поездки на автомобиле. Зная расход бензина и среднюю цену за литр топлива, нетрудно рассчитать обязательные финансовые затраты в поездке.
• Водителю-дальнобойщику расчет расстояния между городами позволяет проложить маршрут на карте при подготовке к дальнему рейсу.
• Калькулятор расстояний пригодится грузоотправителю, чтобы определить километраж и в соответствии с тарифами транспортной компании оценить стоимость грузоперевозки.

Как пользоваться расчетом расстояний?

Для того чтобы рассчитать маршрут между городами, начните вводить в поле «Откуда» название начального пункта маршрута.

Из выпадающей контекстной подсказки выберите нужный город. По аналогии заполните поле «Куда» и нажмите кнопку «рассчитать».

На открывшейся странице на карте будет проложен маршрут, красными маркерами будут обозначены начальный и конечный населенные пункты, а красной линией будет показан путь по автодороге. Над картой будут указаны суммарная длина маршрута, продолжительность пути и расход топлива. Под этой информацией будет размещена сводная таблица с подробными данными о маршруте и об участках пути: тип дороги, расчетная длина и продолжительность каждого фрагмента маршрута.

Полученный маршрут можно распечатать или, изменив некоторые параметры, повторить расчет. В дополнительных настройках можно задать транзитные населенные пункты, а также скорректировать расчетную скорость движения по дорогам каждого типа. Ниже дополнительных настроек расположены поля ввода данных топливного калькулятора. Внесите в них актуальный расход горючего вашей машины и среднюю цену 1 литра топлива.

При повторном расчете эти данные будут использованы для подсчета необходимого количества топлива и его стоимости.

Другие методы прокладки маршрута

Пожалуй, самая простая альтернатива — это открыть атлас автодорог и на глаз проложить маршрут по карте. Затем, прокатив по маршруту курвиметр, можно получить приблизительный километраж. Оценить время поездки будет сложнее: для этого придется разбить маршрут на фрагменты с одинаковым классом дорог и измерить сумму длин фрагментов каждого класса. Далее, зная среднюю скорость для каждого класса дорог, нетрудно рассчитать время, поделив путь на скорость.

Если курвиметра нет под рукой, то можно воспользоваться линейкой. Приложите нулевую отметку линейки к начальному пункту маршрута и двигайте линейку, плотно примыкая ее к извилинам дороги.

Рассчитать расстояние между городами также можно с помощью таблиц, которые опубликованы в атласах и справочниках. Это достаточно удобно для маршрутов, начинающихся и заканчивающихся в крупных городах. Мелких населенных пунктов, как правило, нет в таблицах.

Алгоритм расчета расстояния между городами

Расчет маршрута основан на алгоритме поиска кратчайшего пути во взвешенном графе автодорог (алгоритм Дейкстры). Расстояния определены по точным спутниковым координатам дорог и населенных пунктов. Расчет является результатом компьютерного моделирования, а модели не бывают идеальными, поэтому при планировании маршрута поездки не забудьте заложить резерв.

Смотрите также:

Существует несколько подходов к определению расстояния между городами:

В наших расчетах расстояния между городами берутся по автодорогам

.

LevkinaMeta — Стр 2

имеет размерность Ома и является уникальной характеристикой каждой среды, наряду со скоростью света в ней. Из таблицы видно, что при отходе от немагнитного приближения существенно меняется, в частности, условие отсутствия отражения света па плоской границе раздела двух сред. Это условие состоит не в равенстве показателей преломления двух сред, а в равенстве их волновых сопротивлений. Важно подчеркнуть, что при отрицательных значениях ε и µ волновое сопротивление, в отличие от величины n, остаётся положительным.

И, наконец, к третьей группе соотношений, зависящих от n, и существенно меняющихся при переходе от немагнитного приближения к точным формулам, относится,

вчастности, формула для угла Брюстера. Точное выражение для угла Брюстера приведено

впоследней строке таблицы. Подкоренное выражение в этой точной формуле не меняется при одновременной смене знаков ε и µ одной из сред. Необходимо помнить, что приведённая в таблице формула для угла Брюстера соответствует одной определённой поляризации. Для другой, перпендикулярной к ней поляризации, формула может быть получена из приведенной таблицы путем замены ε →µ и µ→ ε. Таким образом, отражение под углом Брюстера имеет место всегда, но только для одной из двух поляризаций падающего света.

4. Суперлинзы.

Веселаго использовал построение хода лучей, чтобы предсказать, что брус из материала с отрицательным показателем преломления n = −1 должен действовать как линза с уникальными свойствами. Большинство из нас знакомо с линзами из материалов с положительным преломлением — в камерах, лупах, микроскопах и телескопах. Они имеют фокусное расстояние, и место, где формируется изображение, зависит от сочетания фокусного расстояния и расстояния между объектом и линзой. Изображения обычно отличаются по размеру от объекта, и линзы работают лучше всего для объектов, лежащих на оси, проходящей через линзу. Линза Веселаго работает совершенно иначе, чем обычные: ее работа намного проще, она действует только на объекты, расположенные рядом с ней, и переносит все оптическое поле с одной стороны линзы на другую.

Линза Веселаго столь необычна, что пришлось задаться вопросом: насколько совершенно она может работать? И в частности, каково может быть предельное разрешение линзы Веселаго? Оптические элементы с положительным показателем преломления ограничены дифракционным пределом — они могут разрешать детали, размер которых равен или больше длины волны света, отраженного от объекта.

Дифракция накладывает окончательный предел на все системы создания изображения, наподобие наименьшего объекта, который можно рассмотреть в микроскоп, или наименьшего расстояния между двумя звездами, которое может разрешить телескоп. Дифракция определяет также наименьшую деталь, которую можно создать в процессе оптической литографии при производстве микрочипов (микросхем). Подобным же образом дифракция ограничивает количество информации, которую можно сохранить или прочитать на оптическом цифровом видеодиске (DVD). Способ обойти дифракционный предел мог бы решительным образом изменить технологии, позволив оптической литографии проникнуть в диапазон наноразмеров и, возможно, в сотни раз увеличить количество данных, сохраняемых на оптических дисках.

12

4.1. Дифракционный предел для линз с отрицательным показателем преломления.

Электромагнитные волны любых источников — излучающих атомов, радиоантенн или пучка света, — после прохождения через маленькое отверстие создают два разных типа полей: дальнее и ближнее поле.

Дальнее поле, на что указывает его название, наблюдается вдали от объекта и улавливается линзой, формируя изображение объекта. К сожалению, это изображение содержит только грубую картину объекта, в которой дифракция ограничивает разрешение величиной длины волны. Ближнее поле содержит все мельчайшие детали объекта, но его интенсивность быстро падает с расстоянием. Линзы с положительным преломлением не дают никакого шанса на перехват чрезвычайно слабого ближнего поля и передачу его данных в изображение. Однако это не так для линз с отрицательным преломлением.

Подробно исследовав, как ближние и дальние поля источника взаимодействуют с линзой Веселаго, Пендри в 2000 г. к всеобщему удивлению пришел к заключению, что линза, в принципе, может фокусировать как ближние, так и дальние поля. Если бы это ошеломляющее предсказание оказалось верным, это означало бы, что линза Веселаго, в отличие от всей другой известной оптики, не подчиняется дифракционному пределу.

Поэтому плоскую структуру с отрицательным преломлением назвали суперлинзой.

4.2. Разрешение суперлинз.

Разрешение суперлинзы ограничено качеством ее материала с отрицательным преломлением. Для лучшей работы требуется не только чтобы показатель преломления n был равен −1, но также чтобы ε и μ оба были равны −1. Линза, у которой эти условия не выполняются, имеет резко ухудшенное разрешение. Одновременное выполнение этих условий — очень серьезное требование. Но в 2004 г. Энтони Грбич и Джордж Элефтериадес из Университета Торонто экспериментально показали, что метаматериал, построенный так, чтобы иметь ε =−1, и μ =−1 в диапазоне радиочастот, действительно может разрешить объекты в масштабе меньшем, чем дифракционный предел. Их результат доказал, что суперлинзу можно построить, но можно ли ее создать для еще более коротких — оптических длин волн?

Сложность масштабирования метаматериалов в область оптических длин волн имеет две стороны. Прежде всего, металлические проводящие элементы, образующие микросхемы метаматериала, типа проводников и колец с разрезом, нужно уменьшить до масштаба нанометров, чтобы они были меньше, чем длина волны видимого света (400– 700 нм). Во вторых, короткие длины волн соответствуют более высоким частотам, а металлы на таких частотах обладают худшей проводимостью, подавляя таким образом резонансы, на которых основаны свойства метаматериалов. В 2005 г. Костас Соуколис из университета штата Айова и Мартин Вегенер из университета Карлсруэ в Германии экспериментально продемонстрировали, что можно сделать кольца с разрезами, которые работают при длинах волн всего 1,5 мкм. Несмотря на то, что при столь малых длинах волн резонанс на магнитной компоненте поля становится весьма слабым, с такими элементами все еще можно сформировать интересные метаматериалы.

Но пока еще затруднительно изготовить материал, который при длинах волн видимого света приводит к μ =−1. К счастью, возможен компромисс. Когда расстояние между объектом и изображением намного меньше, чем длина волны, необходимо выполнить только условие ε =−1, а значением μ можно пренебречь. Как раз в прошлом году группа Ричарда Блэйки из университета Кентербери в Новой Зеландии и группа

13

Ксианга Джанга из Калифорнийского университета в Беркли, следуя этим предписаниям, независимо продемонстрировали сверхразрешение в оптической системе. При оптических длинах волн собственные резонансы металла могут приводить к отрицательной диэлектрической постоянной (ε). Поэтому очень тонкий слой металла при длине волны, где ε =−1, может действовать как суперлинза. И Блэйки, и Джанг использовали слой серебра толщиной около 40 нм, чтобы получить изображение пучков света с длиной волны 365 нм, испускаемых сформированными отверстиями, меньшими, чем длина волны света. И хотя серебряная пленка далека от идеальной линзы, серебряная суперлинза существенно улучшала разрешение изображения, доказывая правильность основного принципа работы суперлинзы.

Нанометровое изображение, построенное с помощью суперлинзы: разрешение превышает дифракционный предел.

5. Материалы — невидимки.

Идея материалов — невидимок заключается в том, что маскируемый объект помещается в некую полость внутри маскировочной оболочки, и световые волны (или любая другая разновидность электромагнитного излучения), ударяясь об эту оболочку, вместо того чтобы попадать далее в спрятанный внутри объект, плавно огибают его и, заново рекомбинируясь, выходят наружу как ни в чем не бывало. Американский физик Дэвид Смит из Университета Дьюка в этой связи приводит условную аналогию с речным потоком и камнем, помещенным на его пути: «Водные струи, сталкиваясь с камнем, просто растекаются вокруг него и соединяются вместе уже за ним». Но, в отличие от камня и речного потока, человек, наблюдающий за столкновением световых волн с оболочкой-невидимкой, прекрасно видит все прочие предметы, находящиеся непосредственно за скрытым внутри нее объектом, то есть как бы смотрит сквозь объект, никак его не обнаруживая.

Используя уравнения Максвелла, описывающие электромагнитные явления в среде, Пендри и его коллеги сделали необходимые теоретические расчеты физических характеристик маскировочного материала, способного соответствующим образом изменять направление электромагнитных волн. В частности, ученые пришли к выводу, что этот материал должен быть сконструирован так, чтобы скорость света на некотором удалении от полости была относительно медленной и возрастала при приближении к ней.

Исходя из этого и ряда других полученных расчетных результатов получили, что основой маскировочных покрытий будущего, скорее всего, станут метаматериалы. Возможность метаматериалов искусственно варьировать показатель преломления в различных зонах может обеспечить нужный по теории разброс скорости света внутри маскировочной оболочки.

Вызывает большие сомнения возможность создания абсолютно невидимого в оптическом диапазоне покрытия, поскольку согласно оптической теории полностью избавиться от рассеивания или поглощения световых волн нельзя. Тем не менее ученые полагают, что подобные оптические дефекты могут быть сведены к минимуму: «Даже в том случае, если разработанный нами метаматериал будет создавать на пути света легкую дымку, это все равно будет означать наш большой успех». Другая очевидная проблема будущих покрытий связана с тем, что замаскированные под ними объекты скорее всего полностью потеряют связь с внешним миром. Скажем, если этим объектом будет человек, он не только окажется невидимым для внешних наблюдателей, но и сам «лишится зрения». Кроме того, материалы-невидимки как бы по определению должны накладывать жесткие ограничения и на подвижность спрятанных внутри объектов. По словам Дэвида Смита, «оболочка из метаматериала не может менять своей формы, подстраиваясь под объект, и если вы, например, попытаетесь подвигать руками или изменить свою позу, то рискуете быстро потерять всю маскировку».

Условная схема прохождения световых волн через сферическую «маскировочную оболочку»: в центре покрытия-невидимки имеется полость (на рис. — оранжевый круг), внутри которой по идее и должен

15

быть спрятан маскируемый объект.

6.Вывод.

Сточки зрения физики метаматериалы с отрицательным показателем преломления являются антиподами обычных материалов. В случае отрицательного показателя преломления происходит обращение фазовой скорости электромагнитного излучения; допплеровский сдвиг происходит в противоположную сторону; черенковское излучение от движущейся заряженной частицы происходит не вперед, а назад; собирающие линзы становятся рассеивающими и наоборот. .. И все это – лишь небольшая часть тех удивительных явлений, которые возможны для метаматериалов с отрицательным показателем преломления.

Демонстрация работы суперлинзы — лишь последнее из многих предсказаний свойств материалов с отрицательным преломлением, которые предстоит реализовать, а это признак быстрого прогресса, происходящего в этой все расширяющейся области. Возможность отрицательного преломления заставила физиков пересмотреть практически всю область электромагнетизма. И когда этот круг идей будет полностью понят, основные оптические явления, такие как преломление и дифракционный предел разрешения, придется пересмотреть с учетом новых неожиданных поворотов, связанных с материалами, дающими отрицательное преломление.

Волшебство метаматериалов и магию отрицательного преломления все-таки необходимо «конвертировать» в прикладную технологию. Такой шаг потребует совершенствования конструкции метаматериалов и производства их по разумной цене. Сейчас в этой области действует множество исследовательских групп, энергично разрабатывающих способы решения проблемы.

Практическое использование таких материалов, в первую очередь, связано с возможностью создания на их основе терагерцовой оптики, что, в свою очередь, приведет

кразвитию метеорологии и океанографии, появлению радаров с новыми свойствами и средств всепогодной навигации, устройств дистанционной диагностики качества деталей и систем безопасности, позволяющих обнаружить под одеждой оружие, а также уникальных медицинских приборов.

16

1.Веселаго В.Г. «Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления» УФН, № 3, (2003).

2.«Reversing Light with Negative Refraction.» John B. Pendry and David R. Smith // Physics Today. Vol. 57. No. 6. P. 37–43. June 2004.

3.«Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Application.» G. V. Eleftheriades and K. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005.

4.D.R. Smith, W.J. Padilla, D.C. Vier, S.C. Nemat-Nasser, S. Schultz, Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity, Physical Review Letters 84 (2000) 4184.

5.V.G.Veselago “Electrodynamics of media with simultaneously negative electric and magnetic permettivities”.

6.Дж. Пендри, Д. Смит. «В поисках суперлинзы», «В мире науки» №11, 2006.

17

Метаматериалы — online presentation

Метаматериалы
ПОДГОТОВИЛ: СТУДЕНТ 4
КУРСА
ГРУППЫ Ф-2
БУХАРБАЕВ ДАНИЛ
1. Введение
Виктор
Веселаго(13.06.192915.09.2018) – советский и
российский физик,
профессор, доктор ф.м. наук, один из
пионеров оптики
метаматериалов
Почти 40 лет назад советский ученый Виктор
Веселаго выдвинул гипотезу о существовании
материалов с отрицательным показателем
преломления. Световые волны в них должны
двигаться против направления распространения
луча и вообще вести себя удивительным
образом, линзы же из этих материалов —
обладать волшебными свойствами и
непревзойденными характеристиками. Однако у
всех известных веществ показатель преломления
положителен: за нескольких лет интенсивных
поисков Веселаго не нашел ни одного
материала с подходящими электромагнитными
свойствами, и его гипотеза была забыта. О ней
вспомнили лишь в начале XXI века. Благодаря
последним достижениям в области
материаловедения идея Веселаго была
возрождена.
Благодаря последним достижениям в области материаловедения
идея Веселаго была возрождена. Электромагнитные свойства
веществ определяются особенностями образующих их атомов и
молекул, обладающих довольно узким диапазоном характеристик.
Поэтому свойства миллионов известных нам материалов не так уж
разнообразны. Однако в середине 1990-х гг. ученые из Центра
технологии материалов им. Маркони в Англии занялись созданием
метаматериалов, которые состоят из макроскопических элементов
и рассеивают электромагнитные волны совсем не так, как любые
известные вещества.
В 2000 г. Дэвид Смит вместе с коллегами из Калифорнийского
университета в Сан-Диего изготовил метаматериал с
отрицательным показателем преломления. Поведение света в нем
оказалось настолько странным, что теоретикам пришлось
переписать книги по электромагнитным свойствам веществ.
Экспериментаторы уже занимаются разработкой технологий, в
которых используются удивительные свойства метаматериалов, и
создают суперлинзы, позволяющие получать изображения с
деталями меньше длины огромные объемы информации.
2. Метаматериалы
Куб метаматериала
представляет собой
трехмерную матрицу,
образованную медными
проводниками и кольцами с
разрезом. Микроволны с
частотами около 10 ГГц ведут
себя в таком кубе необычно,
потому что для них куб имеет
отрицательный показатель
преломления. Шаг решетки —
2,68 мм, или около 0,1 дюйма
Метаматериалы – это композитные материалы,
свойства которых обусловлены не столько
индивидуальными физическими свойствами их
компонентов, сколько микроструктурой. Термин
«метаматериалы» особенно часто применяют по
отношению к тем композитам, которые
демонстрируют свойства, нехарактерные для
объектов, встречающихся в природе. Одним из
наиболее горячо обсуждаемых в последнее
время типов метаматериалов являются объекты с
отрицательным показателем преломления.
Чтобы понять, как возникает отрицательное преломление,
рассмотрим механизм взаимодействия электромагнитного
излучения с веществом. Проходящая через него электромагнитная
волна (например, луч света) заставляет двигаться электроны атомов
или молекул. На это расходуется часть энергии волны, что влияет на
ее свойства и характер распространения. Для получения
требуемых электромагнитных характеристик исследователи
подбирают химический состав материала.
Но как показывает пример метаматериалов, химия — не
единственный путь получения интересных свойств вещества.
Электромагнитный отклик материала можно «конструировать»,
создавая крошечные макроскопические структуры. Но как
показывает пример метаматериалов, химия — не единственный
путь получения интересных свойств вещества. Электромагнитный
отклик материала можно «конструировать», создавая крошечные
макроскопические структуры. Дело в том, что обычно длина
электромагнитной волны на несколько порядков больше размеров
атомов или молекул. Волна «видит» не отдельную молекулу или
атом, а коллективную реакцию миллионов частиц. Это справедливо
и для метаматериалов, элементы, которых тоже значительно
меньше длины волны.
Поле электромагнитных волн, что следует из их названия, имеет
как электрическую, так и магнитную составляющую. Электроны
в материале движутся вперед и назад под действием
электрического поля и по кругу под действием магнитного.
Степень взаимодействия определяется двумя характеристиками
вещества: диэлектрической проницаемостью ε и магнитной
проницаемостью μ. Первая показывает степень реакции
электронов на электрическое поле, вторая — степень реакции
на магнитное. У подавляющего большинства материалов ε и μ
больше нуля.
Оптические свойства вещества характеризуются показателем
преломления n, который связан с ε и μ простым соотношением:
n = ± √ (ε∙μ). Для всех известных материалов перед квадратным
корнем должен стоять знак «+», и поэтому их показатель
преломления положителен. Однако в 1968 г. Веселаго показал,
что у вещества с отрицательными ε и μ показатель преломления
n должен быть меньше нуля.
Отрицательные ε или μ получаются в том случае, когда
электроны в материале движутся в направлении,
противоположном по отношению к силам, создаваемым
электрическим и магнитным полями. Хотя такое поведение
кажется парадоксальным, заставить электроны двигаться против
сил электрического и магнитного полей не так уж сложно.
Если толкнуть маятник рукой, он послушно переместится в
направлении толчка и начнет колебаться с так называемой
резонансной частотой. Подталкивая маятник в такт с качанием,
можно увеличить амплитуду колебаний. Если же толкать его с
более высокой частотой, то толчки перестанут совпадать с
колебаниями по фазе, и в какой-то момент руку ударит
маятник, движущийся ей навстречу. Точно так же электроны в
материале с отрицательным показателем преломления входят в
противофазу и начинают сопротивляться «толчкам»
электромагнитного поля.
Ключ к такого рода отрицательной реакции —резонанс, то есть
стремление колебаться со специфической частотой. Он создается
в метаматериале искусственно с помощью крошечных
резонансных контуров, имитирующих отклик вещества на
магнитное или электрическое поле. Например, в разорванном
разрезном кольцевом резонаторе (РКР) магнитный поток,
проходящий через металлическое кольцо, наводит в нем круговые
токи, аналогичные токам, обуславливающим магнетизм некоторых
материалов. А в решетке из прямых металлических стержней
электрическое поле создает направленные вдоль них токи.
Свободные электроны в таких контурах колеблются с резонансной
частотой, зависящей от формы и размеров проводника. Если
приложено поле с частотой ниже резонансной, будет наблюдаться
нормальная положительная реакция. Однако с увеличением
частоты отклик становится отрицательным, так же как в случае с
маятником, движущимся навстречу, если толкать его с частотой
выше резонансной. Таким образом, проводники в некотором
диапазоне частот могут реагировать на электрическое поле как
среда с отрицательной ε, а кольца с разрезами могут имитировать
материал с отрицательной μ. Эти проводники и кольца с
разрезами и есть элементарные блоки, необходимые для создания
широкого ассортимента метаматериалов, в том числе таких,
которые искал Веселаго.
Калифорнийские ученые сконструировали метаматериал,
состоящий из чередующихся проводников и РКР, собранных в
виде призмы. Проводники обеспечивали отрицательную ε, а
кольца с разрезами — отрицательную μ. В результате должен
был получиться отрицательный показатель преломления. Для
сравнения была изготовлена призма точно такой же формы из
тефлона, у которого n = 1,4. Исследователи направили пучок
СВЧ-излучения на грань призмы и измерили интенсивность волн,
выходящих из нее разными углами. Как и ожидалось, пучок
подвергся положительному преломлению на призме из
тефлона и отрицательному на призме из метаматериала.
Предположение Веселаго стало реальностью: материал с
отрицательным показателем преломления был, наконец,
получен.
3. Общие свойства метаматериалов с отрицательным
показателем преломления
Фазовая и групповая скорости в средах с отрицательным показателем
преломления.
Свет распространяется в вакууме с максимальной скоростью
c = 300 тыс. км/с
Скорость света в материале меньше:
v = c/n.
Но что будет, если n отрицателен?
Простая интерпретация формулы для скорости света
показывает, что свет распространяется в обратном направлении.
В более полном ответе учитывается, что волна имеет две
скорости: фазовую и групповую
Фазовая скорость — это скорость отдельных всплесков, а
групповая скорость — это скорость, с которой движется
огибающая импульса. Они не обязательно должны быть
одинаковыми.
В материале с отрицательным показателем преломления
групповая и фазовая скорости имеют противоположные
направления: отдельные максимумы и минимумы
движутся назад, тогда как весь импульс перемещается
вперед.
Как будет себя вести непрерывный пучок света от источника,
погруженного в материал с отрицательным показателем преломления?
Если бы можно было наблюдать отдельные колебания световой
волны, то мы бы увидели, что они появляются на объекте, освещенном
лучом, движутся назад и, в конечном счете, исчезают в прожекторе.
Однако энергия светового пучка движется вперед, удаляясь от источника
света. Именно в этом направлении фактически распространяется луч,
несмотря на удивительное обратное движение его отдельных колебаний.
Чтобы убедиться в этом, достаточно записать следствия из
уравнений Максвелла и выражение для вектора Пойнтинга для случая
однородных плоских волн в изотропной среде:
Векторы E , H , k и S в правых (а) и левых (б) средах
рис. 1
Одновременная смена знака ε и µ переводит правую тройку векторов E, H и k в левую. При этом
необходимо отметить, что при переходе из «левой» среды в «правую» свой знак меняет только продольная
составляющая волнового вектора k . Изотропные среды, у которых значения ε и µ оба являются отрицательными,
обладают отрицательным преломлением, или, что тоже самое, отрицательным значением n. Правильно и обратное
утверждение: если n
утверждения.
С направлением групповой скорости связан перенос волной энергии. Важной
особенностью «левых» материалов является неприменимость для них обычной
формулы для плотности энергии:
Если диэлектрическая и магнитная проницаемости меньше нуля, то из данной
формулы совершенно очевидно, что энергия, переносимая волной в данном
материале отрицательна! Ограниченность применения вышеуказанной формулы
заключается в том, что диэлектрическая и магнитная проницаемости зависят от
частоты, поэтому выражение для плотности энергии следует записать с учетом
дисперсии в виде:
откуда получаем необходимые условия:
То есть, в левых средах неминуемо присутствует частотная дисперсия.
Законы геометрической оптики
Чаще всего о коэффициенте преломления материала вспоминают тогда,
когда рассматривают эффект преломлении света на границе раздела двух
оптических сред. Данное явление описывается законом Снеллиуса:
где α – угол падения света, пришедшего из среды с показателем преломления
n1, а β – угол преломления света в среде с показателем преломления n2.
Рис. 2. a) Обычное преломление. b) Преломление в материале с
отрицательным показателем преломления. с) Пластина из материала с
отрицательным показателем преломления.
Для всех сред, которые могут быть найдены в природе, лучи падающего и
преломленного света находятся по разные стороны от нормали, восстановленной к
границе раздела сред в точке преломления (рис.2а). Однако если формально
подставить в закон Снеллиуса n2
находятся по одну сторону от нормали (рис. 2b).
Из геометрических построений следует, что лучи, исходящие от точечного
источника, после прохождения пластины соберутся вновь в одну точку – в этом
смысле пластина из левого материала подобна линзе (рис. 2c) . Тем не менее, стоит
заметить, что такая пластина существенно отличается от линзы хотя бы тем, что
параллельный пучок лучей после прохождения через неё так и останется
параллельным. Так же, фокусироваться будут только лучи, идущие от источников,
находящихся на сравнительно небольшом расстоянии. Так, например, в случае
идеальной левой среды с ε=-1 и μ=-1 пластина создаст трехмерное действительное
изображение всех точек предмета, расположенных на расстоянии не более чем
толщина пластины.
Другие свойства метаматериалов с отрицательным
показателем преломления.
Из таблицы видно, что существует три группы физических законов и эффектов, формулировки
которых по-разному меняются при переходе от формул немагнитного приближения к точным
выражениям.
К первой группе законов относится закон Снеллиуса и эффекты Доплера и Черенкова. В
соответствующих формулах обычно применяемое в немагнитном приближении выражение
просто должно быть заменено на
поставлен знак «минус».
причём если ε
Ко второй группе относятся законы отражения и преломления света, и, в частности, формулы
Френеля. В этих формулах при переходе от немагнитного приближения к точным формулам
величину n следует заменять не на
, а на
где величина z является величиной
волнового сопротивления среды.
К третьей группе соотношений, зависящих от n, и существенно меняющихся при переходе от
немагнитного приближения к точным формулам, относится, в частности, формула для угла
Брюстера. Точное выражение для угла Брюстера приведено в последней строке таблицы.
Подкоренное выражение в этой точной формуле не меняется при одновременной смене знаков ε и μ
одной из сред. Необходимо помнить, что приведённая в таблице формула для угла Брюстера
соответствует одной определённой поляризации. Для другой, перпендикулярной к ней поляризации,
формула может быть получена из приведенной таблицы путем замены ε →μ и μ→ ε. Таким образом,
отражение под углом Брюстера имеет место всегда, но только для одной из двух поляризаций
падающего света.
4. Суперлинза
Веселаго использовал построение
хода лучей, чтобы предсказать, что
брус из материала с
отрицательным показателем
преломления n = −1 должен
действовать как линза с
уникальными свойствами.
Большинство из нас знакомо с
линзами из материалов с
положительным преломлением—
в камерах, лупах, микроскопах и
телескопах. Они имеют фокусное
расстояние, и место, где
формируется изображение,
зависит от сочетания фокусного
расстояния и расстояния между
объектом и линзой.
Изображения обычно отличаются по размеру от объекта, и линзы работают
лучше всего для объектов, лежащих на оси, проходящей через линзу. Линза
Веселаго работает совершенно иначе, чем обычные: ее работа намного
проще, она действует только на объекты, расположенные рядом с ней, и
переносит все оптическое поле с одной стороны линзы на другую.
Линза Веселаго столь необычна, что пришлось задаться вопросом:
насколько совершенно она может работать? И в частности, каково может
быть предельное разрешение линзы Веселаго? Оптические элементы с
положительным показателем преломления ограничены дифракционным
пределом— они могут разрешать детали, размер которых равен или
больше длины волны света, отраженного от объекта. Дифракция
накладывает окончательный предел на все системы создания изображения,
наподобие наименьшего объекта, который можно рассмотреть в
микроскоп, или наименьшего расстояния между двумя звездами, которое
может разрешить телескоп. Дифракция определяет также наименьшую
деталь, которую можно создать в процессе оптической литографии при
производстве микрочипов (микросхем). Подобным же образом
дифракция ограничивает количество информации, которую можно
сохранить или прочитать на оптическом цифровом видеодиске (DVD).
Способ обойти дифракционный предел мог бы решительным образом
изменить технологии, позволив оптической литографии проникнуть в
диапазон наноразмеров и, возможно, в сотни раз увеличить количество
данных, сохраняемых на оптических дисках.
Линза Веселаго столь необычна, что пришлось задаться вопросом:
насколько совершенно она может работать? И в частности, каково
может быть предельное разрешение линзы Веселаго? Оптические
элементы с положительным показателем преломления ограничены
дифракционным пределом— они могут разрешать детали, размер
которых равен или больше длины волны света, отраженного от
объекта. Дифракция накладывает окончательный предел на все
системы создания изображения, наподобие наименьшего объекта,
который можно рассмотреть в микроскоп, или наименьшего
расстояния между двумя звездами, которое может разрешить
телескоп. Дифракция определяет также наименьшую деталь,
которую можно создать в процессе оптической литографии при
производстве микрочипов (микросхем). Подобным же образом
дифракция ограничивает количество информации, которую
можно сохранить или прочитать на оптическом цифровом
видеодиске (DVD). Способ обойти дифракционный предел мог бы
решительным образом изменить технологии, позволив оптической
литографии проникнуть в диапазон наноразмеров и, возможно, в
сотни раз увеличить количество данных, сохраняемых на оптических
дисках.
Разрешение суперлинзы ограничено качеством ее материала
с отрицательным преломлением. Для лучшей работы требуется
не только чтобы показатель преломления n был равен −1, но
также чтобы ε и μ оба были равны −1. Линза, у которой эти
условия не выполняются, имеет резко ухудшенное разрешение.
Одновременное выполнение этих условий — очень серьезное
требование. Но в 2004 г. Энтони Грбич и Джордж Элефтериадес
из Университета Торонто экспериментально показали, что
метаматериал, построенный так, чтобы иметь ε =−1, и μ =−1 в
диапазоне радиочастот, действительно может разрешить
объекты в масштабе меньшем, чем дифракционный предел. Их
результат доказал, что суперлинзу можно построить, но можно
ли ее создать для еще более коротких — оптических длин волн?
Сложность масштабирования метаматериалов в область
оптических длин волн имеет две стороны. Прежде всего,
металлические проводящие элементы, образующие
микросхемы метаматериала, типа проводников и колец с
разрезом, нужно уменьшить до масштаба нанометров, чтобы
они были меньше, чем длина волны видимого света (400– 700
нм). Во вторых, короткие длины волн соответствуют более
высоким частотам, а металлы на таких частотах обладают
худшей проводимостью, подавляя таким образом резонансы,
на которых основаны свойства метаматериалов. В 2005 г.
Костас Соуколис из университета штата Айова и Мартин
Вегенер из университета Карлсруэ в Германии
экспериментально продемонстрировали, что можно сделать
кольца с разрезами, которые работают при длинах волн всего
1,5 мкм. Несмотря на то, что при столь малых длинах волн
резонанс на магнитной компоненте поля становится весьма
слабым, с такими элементами все еще можно сформировать
интересные метаматериалы.
Но пока еще затруднительно изготовить материал, который при
длинах волн видимого света приводит к μ =−1. К счастью, возможен
компромисс. Когда расстояние между объектом и изображением
намного меньше, чем длина волны, необходимо выполнить только
условие ε =−1, а значением μ можно пренебречь. Как раз в
прошлом году группа Ричарда Блэйки из университета Кентербери
в Новой Зеландии и группа Ксианга Джанга из Калифорнийского
университета в Беркли, следуя этим предписаниям, независимо
продемонстрировали сверхразрешение в оптической системе.
При оптических длинах волн собственные резонансы металла могут
приводить к отрицательной диэлектрической постоянной (ε).
Поэтому очень тонкий слой металла при длине волны, где ε =−1,
может действовать как суперлинза. И Блэйки, и Джанг использовали
слой серебра толщиной около 40 нм, чтобы получить изображение
пучков света с длиной волны 365 нм, испускаемых
сформированными отверстиями, меньшими, чем длина волны
света. И хотя серебряная пленка далека от идеальной линзы,
серебряная суперлинза существенно улучшала разрешение
изображения, доказывая правильность основного принципа работы
суперлинзы.
Нанометровое изображение, построенное с помощью суперлинзы: разрешение
превышает дифракционный предел.
5. Вывод
С точки зрения физики метаматериалы с отрицательным
показателем преломления являются антиподами обычных
материалов. В случае отрицательного показателя преломления
происходит обращение фазовой скорости электромагнитного
излучения; допплеровский сдвиг происходит в противоположную
сторону; черенковское излучение от движущейся заряженной
частицы происходит не вперед, а назад; собирающие линзы
становятся рассеивающими и наоборот. .. И все это – лишь
небольшая часть тех удивительных явлений, которые возможны для
метаматериалов с отрицательным показателем преломления.
Демонстрация работы суперлинзы— лишь последнее из многих
предсказаний свойств материалов с отрицательным
преломлением, которые предстоит реализовать, а это признак
быстрого прогресса, происходящего в этой все расширяющейся
области. Возможность отрицательного преломления заставила
физиков пересмотреть практически всю область
электромагнетизма. И когда этот круг идей будет полностью понят,
основные оптические явления, такие как преломление и
дифракционный предел разрешения, придется пересмотреть с
учетом новых неожиданных поворотов, связанных с материалами,
дающими отрицательное преломление.
Список литературы:
1.
Веселаго В.Г. «Электродинамика материалов с отрицательным
коэффициентом преломления» УФН, № 3, (2003).
2.
Дж. Пендри, Д. Смит. «В поисках суперлинзы», «В мире науки»
№11, 2006.
3.
Веселаго В.Г. «Электродинамика веществ с одновременно
отрицательными значениями ε и μ». – Успехи физических наук, 1967,
т.92, №7, с. 517–526
Спасибо за внимание
Объектив

Digital SLR Свойства и терминология

Объектив DSLR 101

Содержание

Я пишу эту статью после прочтения некоторой противоречивой и запутанной информации про объективы фотоаппаратов и как они работают. Одно несоответствие заключалось в утверждении, что фокусировка на крупном объекте изменить фокусное расстояние. Это просто неправильно, потому что кольцо зума — это то, что должно изменять фокусное расстояние. Другая активная дискуссия вращается вокруг того, есть ли для данного объектива цифровой датчик размер влияет на увеличение так же, как и плоскость для пленки 35 мм. Мой инстинкт подсказывает, что это не так, но, похоже, есть много надежных источников, которые говорят, что это так. Чем больше я исследовал, тем больше встречал новых вопросов. Моя основная посылка была (и остается), что законы физики неизменны, но лежащие в основе предположения могут повлиять на наше понимание этих законов. Итак, я стремился изучить основы математики, описывающей поведение линз.

Цель этой статьи — обобщить информацию, которую я исследовал, и попытаться лучше объясните некоторые противоречивые термины.

Введение

Начнем с того, что объектив камеры на самом деле не простой объектив в оптическом отношении. Настоящая «линза » представляет собой цельный кусок стекла (или другого прозрачного материала). имеющий одну или несколько изогнутых поверхностей, которые изменяют сходимость световых лучей. Ниже показаны некоторые распространенные основные формы линз.

Рисунок 1

Объектив камеры состоит из нескольких элементов объектива, собранных и собранных вместе в трубку. называется тубусом объектива. Этот фотографический объектив известен как «объектив » или составной объектив. Термин объектив относится к полной оптической системе. Иногда его также используют для определения ближайшего к объекту элемента объектива. Объектив камеры принимает световые лучи от объекта и проецирует их на плоскость изображения. Таким образом, ее также следует рассматривать как проекционную систему.

Объектив фотоаппарата может быть обозначен как простой или зум-объектив. Фиксированный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, которое не меняется. Объектив с зумом позволяет пользователю изменять фокусное расстояние. Объективы с постоянным фокусным расстоянием, как правило, имеют более высокое качество, тогда как объективы с переменным фокусным расстоянием предлагают большую гибкость.

Эти объективы также могут быть обозначены как обычные, широкоугольные или телефото. Обычный объектив отображает расстояние между объектами спереди назад, так что восприятие глубины похоже на то, что наблюдается невооруженным глазом. Восприятие глубины — это место, где параллельные линии сходятся вдалеке и вблизи. объекты кажутся больше удаленных. У широкоугольных объективов меньшее увеличение, чем у обычных объективов но у них большее поле зрения. Они могут искажать восприятие глубины, увеличивая видимое расстояние между объектами. И наоборот, телеобъективы имеют большее увеличение, чем обычные объективы. но с меньшим полем зрения. Они также могут искажать восприятие глубины, на этот раз уменьшая видимое расстояние между объектами. Обычный объектив может быть не вашим любимым. Это будет больше зависеть от вашего вкуса и стиля съемки; портреты, пейзажи, крупные планы, дикая природа и др.

Восприятие глаза и объектива камеры может быть похожим, но не равным. Глаз и мозг видят два изображения на изогнутых рецепторах, используя три разных угла зрения. Сядьте на лужайке перед домом параллельно улице и смотрите прямо перед собой. Вы должны видеть улицу периферийным зрением (170 °). Сфокусируйтесь прямо, и вы увидите зеленое поле (если вы не живете в Аризоне). через ваше нормальное зрение (45 °). Сосредоточьтесь на деталях в травинке, и вы используете только свое сфокусированное зрение (1 °). И все это без движения глаз и головы. То, что мы воспринимаем, варьируется от человека к человеку. Камера видит одно плоское изображение под фиксированным углом обзора. Так что перспектива обычного объектива всегда будет несколько субъективным термином. Хороший тест на нормальную перспективу — это посмотреть на сцену только глазами, затем посмотрите на ту же сцену в видоискатель камеры. Когда вы видите одно и то же в обоих направлениях, значит, вы нашли свое «нормальное» фокусное расстояние.

«Нормальный» объектив отличается для разных форматов пленки. Общепринятый нормальный объектив для 35-мм пленки — 50 мм. Математически эквивалентный нормальный объектив для большинства цифровых камер CCD должен быть близок к 35 мм. Когда я тестировал свои Nikon D1X и Fuji S2, я пришел к выводу, что 60 мм обеспечивает наиболее близкое к нормальная перспектива для меня. Затем я попросил мою подругу Кристину провести те же тесты, не объясняя ей почему. Она решила, что 35мм нормально. Дело закрыто, нормальная перспектива субъективна.

Некоторые объективы предназначены для макросъемки, а некоторые имеют переключатель макросъемки. Nikon называет свои макрообъективы микро, чтобы сбить с толку некоторых из нас. Макрообъектив определяется как тот, который способен создавать изображение на датчике, который является такого же размера или больше, чем реальный объект съемки. Это выражается как коэффициент воспроизведения 1x или 1: 1. Этот «коэффициент масштабирования» в натуральную величину не следует путать с увеличением объектива. Макрообъективы бывают разных фокусных расстояний. Настоящий макрообъектив специально разработан для обеспечения более короткого, чем обычно, минимального расстояния фокусировки и проецирует очень плоское изображение. Приставка для макросъемки позволит увеличить дистанцию ​​фокусировки, но с некоторым ухудшением качества изображения. Настоящий микрообъектив (микрофотография) обеспечивает изображение большего размера, чем в натуральную величину (10: 1 или более).

Есть несколько других экзотических типов объективов для фотоаппаратов. Объектив «рыбий глаз» обеспечивает искаженный, но полный обзор на 180 ° (или более). Он получил свое название потому, что из-за чрезмерной кривизны он выглядит как рыбий глаз. «Зеркальный» объектив использует зеркало, чтобы отражать свет вверх и вниз по длине ствола. имитируя более длинный ствол. Это позволяет создать телеобъектив с фокусным расстоянием 500 мм и длиной всего 150 мм. Линза Френеля фокусирует луч света, как правило, для прожектора или маяка. Другие примеры включают линзы с функцией наклона / сдвига для компенсации искажения перспективы. Их также называют линзами «ПК» для управления перспективой. Сдвиговой объектив позволяет изменять ось фокуса, сохраняя плоскость датчика изображения. параллельно теме. Они используются для фотографий архитектуры и плоских объектов. Очевидно, что это не простые линзы.

Кроме того, существуют различные адаптеры, которые можно прикрепить к объективу для изменения его характеристик. Телеконвертеры и удлинители крепятся между корпусом объектива и корпусом камеры. Телеконвертер — это дополнительный объектив (или линзы), который увеличивает базовое фокусное расстояние оригинального объектива, увеличивая удаленные объекты. Удлинительная трубка не содержит оптики, она просто перемещает фокальную плоскость, обеспечивая более близкий фокус. Их необходимо согласовать с объективом и камерой, потому что электрический контакт должен распространяться. Линза диоптрий прикрепляется к передней части линзы у кольца фильтра. Поскольку здесь нет никакой электроники, они должны соответствовать только размеру кольца фильтра. Но они диктуют фиксированное расстояние фокусировки. Название происходит от того, как они оцениваются.

Терминология

Основные свойства простой линзы можно применить и к системе линз объектива. Они помогут нам понять поведение линзы. Но имейте в виду, что оптическое проектирование сложной системы немного сложнее.

Рисунок 2

Обратитесь к рисунку выше для визуальной иллюстрации этих концепций.

Фокальная плоскость — это плоскость, параллельная плоскости изображения. Есть три фокальные плоскости; передний, задний и главный (оптический центр). Их также называют фокусными точками. Перпендикулярная ось, проходящая через эти фокальные точки, называется фокальной осью .

Фокусное расстояние — это расстояние от центра объектива до передняя или задняя точка фокусировки вдоль своей оси фокусировки. Для простого симметричного объектива это такое же расстояние. Эта квалификация станет актуальной позже. Фокусное расстояние линзы в первую очередь определяется кривизной ее поверхностей. На это также влияет показатель преломления стекла и среда, в которой находится линза. Показатель преломления — это просто соотношение между скоростью света в вакууме и скорость света в данном веществе. Чем больше кривизна, тем толще линза и короче фокусное расстояние.

Расстояние до изображения описывает, где формируется сфокусированное изображение объекта. Его также можно описать как точку, где лучи света от удаленного объекта сходятся и находятся в фокусе. Если расстояние до изображения положительное, изображение формируется за фокальной плоскостью (обычно выпуклая линза). Если он отрицательный, изображение находится перед фокальной плоскостью (обычно это вогнутая линза). Изображение с отрицательным расстоянием также называется «виртуальным изображением».

Объект на бесконечности находится в фокусе на фокусном расстоянии. Итак, камера и объектив сконструированы таким образом, что главный фокус — один фокусное расстояние перед датчиком изображения при фокусировке на бесконечность. Если объект нашего внимания находится ближе, чем бесконечность (я назову его ближайшим объектом), сфокусированное изображение больше не находится на одном фокусном расстоянии. Поскольку это новое расстояние изображения не попадает на датчик изображения, он будет не в фокусе. Перемещать датчик изображения непрактично, а перемещение камеры или объекта неинтересно в этом обсуждении. Итак, мы перемещаем линзу, таким образом изменяя относительное положение фокальной плоскости (плоскостей). Это увеличенное расстояние поместит сфокусированное изображение там, где находится датчик изображения.

Апертура объектива описывает размер отверстия, через которое проходит свет. Например, если фокусное расстояние составляет 200 мм, отверстие объектива 50 мм будет F4. Открытие объектива 6,25 мм будет F32. Таким образом, для данного фокусного расстояния большее отверстие даст вам меньшее число. Поскольку размер диафрагмы определяет количество света, попадающего на датчик, он напрямую влияет на количество времени (выдержку), необходимое для правильной экспозиции. Экспозиция широко обсуждается во многих других ссылках на фотографии. Максимальная диафрагма (наименьшее число) важна, потому что она напрямую связана с максимальное количество света, которое может уловить объектив. Обычно он также отражает общее качество объектива. По мере увеличения фокусного расстояния объектива диаметр отверстия диафрагмы должен увеличиваться. для поддержания того же F-стопа. В конечном итоге это ограничено диаметром оправы объектива. Апертура часто располагается как можно ближе к главной фокальной плоскости.

Глубина резкости (DOF) определяет резкость объектов, находящихся перед и позади основной предмет. Меньшие диафрагмы (большие диафрагмы) дают большую глубину резкости, а большие диафрагмы дают меньшую глубину резкости. Но диафрагма — не единственная переменная. Кроме того, на глубину резкости влияют фокусное расстояние, расстояние до объекта и кружок нерезкости. Круг нерезкости — это субъективное измерение мельчайших деталей (отдельный элемент изображения). необходимо, чтобы нельзя было обнаружить размытие. Для разных пленочных и цифровых форматов и даже для разных форматов используются разные значения. цели расширения. Широкоугольные объективы имеют большую глубину резкости, чем телеобъективы, при этом другие факторы остаются неизменными. Но вам нужно отойти от объекта, чтобы телеобъектив смог создать то же изображение. Это почти нивелирует разницу. Например, при F8 50-миллиметровый объектив имеет глубину резкости 4,6 фута с объектом на расстоянии 10 футов. С объективом 100 мм объект должен находиться на расстоянии 18 футов для того же изображения. На таком расстоянии объектив 100 мм дает глубину резкости 4 фута. Таким образом, глубина резкости может быть очень важной при съемке с близкого расстояния. Глубина резкости более подробно обсуждается во многих других справочных материалах по фотографии. такие как Дон Флеминг Статьи о глубине резкости и мой собственный DOF демистифицирует путаницу так что я не хочу тратить на это здесь много времени.

Сила преломления линзы измеряется в диоптриях и равна величина, обратная фокусному расстоянию (1 / F) в метрах. Это мера того, насколько свет изгибается, проходя через линзу. Чем короче фокусное расстояние, тем сильнее линза преломляет лучи света. Диоптрии используются для определения кратности увеличения линзы. Изменение на одну диоптрию увеличивает увеличение на 25%.

Мощность линзы обычно обозначается знаком «X», например 2X или 4X. К сожалению, существует несколько различных формул, используемых для преобразования диоптрий в номинальную мощность (X). Обычная мера — «диоптрий / 4 = мощность» . Другой распространенный — «(диоптрии / 4) + 1 = мощность» . Используя первую формулу, объектив 250 мм (четыре диоптрии) будет 1X а объектив 25 мм (сорок диоптрий) будет 10X. Плюс или положительные фокусные силы называются конвергентными (производящими реальное изображение), а минус — или отрицательные силы называются расходящимися (производящими виртуальное изображение). Диоптеры обычно используются для оценки луп, микроскопов, телескопов и биноклей. Имейте в виду, что некоторые производители телескопов определяют мощность (X) как фокусное расстояние. делится на диаметр линзы. А некоторые фотообъективы определяют мощность как соотношение между фокусными расстояниями. на концах диапазона увеличения. Фокусное расстояние — это основное измерение, используемое для оценки линз камеры.

Из-за этих различных методов измерения степень «X» не является последовательным способом оценки линзы, если вы не сравниваете две модели одного и того же устройства от одного производителя. Кроме того, не следует путать увеличение объектива с коэффициентом масштабирования. проекционной системы. Коэффициент воспроизведения — это соотношение между физическим размером изображения на плоскости пленки. и физический размер наблюдаемого объекта. Это не имеет ничего общего с размером отпечатка, который вы можете сделать с фотографии. Отношение один к одному может быть достигнуто на любом фокусном расстоянии с правильным и равным изображение и расстояние до объекта. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем больше это расстояние.

Угол обзора (AoV), как и увеличение, напрямую связан с фокусным расстоянием. Однако, чтобы рассчитать угол обзора, вам также необходимо знать размер датчика изображения. Вы можете использовать горизонтальное, вертикальное или диагональное измерение. При фокусировке на бесконечность формула: AoV = 2 * (arctangent ((sensor_size / 2) / focal_length)) . Таким образом, при измерении по диагонали 50-миллиметровый объектив имеет угол обзора 46,8 ° на 35-миллиметровом пленочном сенсоре, но AoV составляет 31,7 ° на типичном ПЗС-датчике. А объектив 300 мм имеет угол обзора 8,2 ° на датчике пленки 35 мм, но AoV 5,4 ° на типичном датчике CCD.

При использовании очень близких (макро) расстояний фокусировки увеличение (коэффициент воспроизведения) необходимо принять во внимание. Это вычисляется путем умножения фокусного расстояния на единицу плюс коэффициент воспроизведения. Поскольку мы еще не обсуждали коэффициенты воспроизводства, я скажу только, что если сосредоточиться на бесконечность равна нулю и может игнорироваться. При макросъемке необходимо учитывать ее влияние на AoV.

Термин Поле зрения часто используется как синоним угла зрения. Не должно быть. Поле зрения — это линейное измерение, которое также зависит от расстояния до объекта. Он также будет отличаться при использовании горизонтального, вертикального или диагонального измерения. Формула: field_of_view = image_size * (object_distance / focal_length) . Примером может служить объектив 300 мм и объект на расстоянии 300 футов. ПЗС-датчик обеспечивает (диагональное) поле зрения 28 футов. Датчик 35 мм имеет поле зрения 43 фута при таком же объективе и расстоянии до объекта. Для достижения поля зрения 28 футов с объектом на расстоянии 300 футов вам понадобится объектив 450 мм для Формат 35 мм. После смены объектива изображение стало больше.

Следовательно, один и тот же объектив с фокусным расстоянием будет давать разные изображения в зависимости от размера датчика. Это различие между размерами обычного цифрового и 35-мм пленочного сенсора иногда называют «коэффициент обрезки», а иногда и «эффект умножения». Никогда не следует выражать это как «коэффициент увеличения». Например, коэффициент кадрирования для Nikon D1X выражается как 1,5. Таким образом, объектив 300 мм на D1X будет кадрировать изображение так же, как если бы объектив 450 мм. использовался на 35-мм пленочной камере. Это не означает, что изображение увеличивается так же, как объектив 450 мм на 35-мм пленочной камере. Угол обзора и поле зрения изменилось не при увеличении. Аналогичные эффекты будут наблюдаться при использовании форматов пленки, отличных от 35 мм.

Характеристики объектива обычно включают Угол охвата . Имеется в виду круглое изображение приемлемого качества, сформированное за объективом. в фокусе бесконечности. Это не зависит от размера сенсора.

Увеличение

Я должен признать, что меня легко сбило с толку то, что должно было быть простым объяснения увеличения объектива. Дихотомия была тем неоспоримым фактом, что меньшее фокусное расстояние дает большее увеличение (мощность). Но телеобъектив (с большим фокусным расстоянием) эмпирически дает большее увеличение. Ответ заключается в том, что восприятие увеличения зависит от того, как используется объектив.

С помощью увеличительного стекла (лупы) объект располагается на расстоянии одного фокусного расстояния от линзы и виртуального изображение воспринимается (просматривается) сзади, через и перед главной фокальной плоскостью. С фотообъективом объект обычно находится на многих фокусных расстояниях от объектива и перевернутого реального Изображение проецируется (приблизительно) на одно-два фокусных расстояния за объективом. Поскольку фотообъектив представляет собой проекционную систему, его увеличение зависит от фокусного расстояния. длина и расстояние до проецируемого изображения.

Увеличительная линза стихов Фотографическая линза

Следовательно, с увеличительным стеклом меньшее фокусное расстояние дает большее увеличение и меньшее поле зрения. Но с фотографическим (проекционным) объективом меньшее фокусное расстояние дает меньшее увеличение. с большим полем зрения. Хотя широкоугольный объектив имеет более высокую мощность, вам нужно быть ближе к объекту чтобы добиться того же размера изображения, что и с телеобъективом. Это называется коэффициентом воспроизведения. Он представляет собой соотношение между размером изображения на плоскости пленки и размером объекта.

Простая формула для расчета коэффициента масштабирования объектива камеры: R = (I / F) — 1 . «F» — фокусное расстояние, а «I» — расстояние от объектива до плоскость изображения. Когда фокусное расстояние и расстояние до изображения равны, объектив фокусируется на бесконечность и «R» равно нулю (ноль). Когда расстояние до изображения в два раза больше фокусного расстояния, «R» равно единице, а размер изображения и объекта равен (1: 1). Таким образом, по мере увеличения расстояния до изображения коэффициент воспроизведения увеличивается. Но по мере увеличения расстояния до изображения расстояние до объекта в фокусе уменьшается. Следовательно, нам необходимо изучить формулы фокусировки линзы, чтобы завершить этот анализ.

Формулы фокусировки объектива

Основная математика, лежащая в основе операций с линзами, описывается как формула простой гауссовой линзы :

1 / F = 1 / O + 1 / I

Это говорит о том, что для данного фокусного расстояния объектива ( F ) существует прямая зависимость между расстоянием до объекта ( O ) и изображением ( I ), которое он производит. И, если вы знаете два из этих значений, вы можете вычислить третье. Конечно, все измерения должны быть в одной системе, например, в метрах или дюймах. А для простой линзы все измерения проводятся относительно оптического центра (фокальной плоскости) линзы, который также является физическим центром стекла.

Объективы современных фотоаппаратов фактически состоят из нескольких частей стекла (элементов). Обычно они сгруппированы в наборы, называемые группами элементов. Каждый элемент соответствует принципам простой формулы линзы. В совокупности они следуют принципам Формула толстой линзы Ньютона .

F ₁ x F ₂ = O x I

Это измеряет расстояние до изображения и объекта от передней и задней фокусных точек соответственно. вместо главной фокальной плоскости, используемой в формуле тонкой линзы. Для простого объектива F ₁ и F ₂ одинаковы. Таким образом, формула становится F ² = O x I . Для тонкой линзы это дает те же ответы, что и формула для тонкой линзы. Это не означает, что эти формулы могут использоваться как взаимозаменяемые. Мы должны предположить, что переднее и заднее фокусные расстояния и их соответствующие фокусные расстояния точки разные. Поскольку они не опубликованы в спецификациях объектива и не указаны на тубусе, мы вынуждены использовать формулы тонких линз и использовать «эффективные» фокусные расстояния.

Здесь может быть интересна еще одна вариация формулы тонкой линзы.

S = F x ((1 + R ) ² / R )

S — расстояние до объекта от плоскости пленки, F — фокусное расстояние, и R — коэффициент воспроизведения. Это позволяет производить расчеты фокусировки с расстояния до объекта (ближний предел фокусировки) и коэффициент масштабирования, опубликованный во многих руководствах пользователя объективов.

Более сложные вычисления могут быть выполнены с помощью правил трассировки лучей и Приосевые формулы . В асимметричных объективах используются передние и задние элементы с разным фокусным расстоянием. Формулы для этого будут ссылаться на передний и выходной зрачки. Есть еще много уравнений, например формула производителей линз . Дело в том, что сложные линзы требуют сложных расчетов. Цель этой статьи — понять поведение простым языком, поэтому мы будет придерживаться простой формулы линзы.

Хватит, очевидно, что поведение линзы можно предсказать или хотя бы оценить. Формула простой линзы позволяет нам понять поведение простой линзы или сложный объектив с таким же эффективным фокусным расстоянием. Если мы знаем фокусное расстояние объектива и расстояние до плоскости изображения, мы можем вычислить расстояние до объекта (или наоборот). Просто имейте в виду, что с некоторыми объективами эффективное фокусное расстояние может изменяться во время фокусировки. так что ваш пробег может отличаться. Кроме того, большинство широкоугольных и многих экстремальных телеобъективов имеют смещенные фокальные плоскости. для сохранения драгоценного имущества внутри камеры или корпуса объектива. Опять же, ваш пробег может отличаться.

Наблюдения с простой линзой

• Для объекта, находящегося в фокусе на бесконечности, фокусное расстояние и расстояние до изображения точно такие же. Из-за ограничений производственных допусков большинство линз допускают небольшую фокусировку. за пределами истинной бесконечности.
• Следствие состоит в том, что по мере приближения объекта расстояние изображения увеличивается, и линза должна перемещаться дальше от плоскости пленки. Это необходимое движение становится чрезвычайно быстрым и в конечном итоге определяет ближний фокус. предел для объектива. Когда расстояние до объекта и фокусное расстояние одинаковы, плоскость изображения находится на бесконечном расстоянии за объективом (не очень практично). Если объект находится ближе, чем фокусное расстояние, изображение появится перед объективом и не будет инвертирован.
• Используя простую формулу линзы, объект, сфокусированный на двукратном фокусном расстоянии, помещает расстояние изображения также в два раза больше фокусного расстояния. На данный момент коэффициент масштабирования (размер изображения) составляет 1: 1. Используя формулу толстой линзы, тот же эффект достигается, когда объект и изображение находятся на одном фокусном расстоянии. от их соответствующих входных и выходных учеников. Это просто разные способы выражения одних и тех же физических свойств.
• По мере удаления объекта расстояние до изображения уменьшается, и линзу необходимо приближать к фильм снова самолет. Эти изменения становятся все меньше и меньше по мере приближения расстояния к бесконечности. Количество движения для типичного немакрообъектива начинается с единицы и распространяется на что-то менее двух фокусных расстояний от плоскости изображения.

Примеры простых линз

• Объектив Nikkor 60 мм, сфокусированный на цветке @ 8 дюймов — F = 60, O = 120, I = 120 — Номинальный ближний предел фокусировки объектива составляет 219 мм или 8 дюймов при измерении от датчика изображения, не из какой-либо из фокальных плоскостей. Это при коэффициенте воспроизведения 1: 1. Таким образом, это близко к прогнозируемым 240 мм или 9 дюймам для объектива 60 мм. Фактические числа дают эффективное фокусное расстояние 55 мм при соотношении 1: 1.
• Объектив Sigma 300 мм, сфокусированный на Луне, на расстоянии 240000 миль — F = 300, O = Inf, I = 300 — Этот объектив имеет номинальный предел фокусного расстояния 2500 мм или примерно 8,2 фута. Это при коэффициенте воспроизведения 1: 8,6. Это просто потому, что тубус объектива и механизм фокусировки не позволяют достаточно движения, чтобы сфокусироваться ближе. Эффективное фокусное расстояние невозможно точно определить, так как воспроизведение соотношение не 1: 1. Я попытался оценить его и получил примерно 290 мм.

Физические размеры

Затем я провел грубые измерения с помощью своего Nikon D1X и объектива Nikkor Micro 60mm. Объектив я не разбирал и фигура не совсем в масштабе, поэтому эта диаграмма не чрезвычайно точный, но он очень близок к ожидаемым измерениям. Обратите внимание, что на следующей иллюстрации основная фокусная точка, кажется, находится рядом с выходным зрачком, не в центре или в передней части массива элементов, как я ожидал.

Рисунок 3

Мне не удалось провести аналогичные измерения с зум-объективом Sigma 120-300. Общая длина линзы составляет примерно 260 мм. Добавьте к этому 45 мм корпуса камеры, и трудно спорить с чем-то, кроме 300 мм общей длины. Длина не изменяется, а положение диафрагмы не перемещается во время увеличения или фокусировки. Конечно, есть внутренние группы элементов, которые показывают движение во время масштабирования и фокусировки. Я не собираюсь разбирать объектив только для того, чтобы его измерить.

Искажение и аберрации объектива

Чтобы дополнить этот анализ, я хочу кратко рассказать о некоторых типичных вещах. которые могут способствовать искажению или ухудшению качества изображения.

Геометрические искажения проявляются в изменении формы изображения. Три распространенных примера — это подушечка для иголок, ствол и трапеция. Бочкообразное искажение неизбежно в сверхширокоугольных (рыбий глаз) объективах. Трапецеидальное искажение обычно не является дефектом объектива, а вызвано несоблюдением плоскость фильма параллельна предмету. Например, направив камеру вверх, чтобы снять высокое здание.

Сферическая аберрация — монохроматический дефект, из-за которого изображение выглядит нечетким или размыты и слегка не в фокусе. Эта общая дымка имитирует аналогичные эффекты бликов. Для линз со сферической поверхностью лучи параллельны оптической оси но на разных расстояниях от оптической оси могут не сойтись в одну точку. Это происходит, когда внешние части линзы оптически сильнее, чем центральная часть. Сферическую аберрацию можно предотвратить, используя параболический, а не сферический элемент. Их строительство сложнее и дороже. У высококачественных линз есть хотя бы один из этих «асферических элементов». Сферические аберрации могут способствовать потере контраста и виньетированию.

Comatic аберрация аналогична сферической. Это приводит к тому, что лучи от неосевой точки света в плоскости объекта создают замыкающую «кометоподобное» пятно, направленное от оптической оси. Это наиболее серьезно, когда система линз не выровнена. Объектив со значительной комой может давать резкое изображение в центре поля. но становятся все более размытыми по направлению к краям.

Хроматическая аберрация возникает из-за преломления света различной длины (цвета) под немного разными углами в данном объективе. Таким образом, красные, зеленые и синие изображения не могут быть одинаково сфокусированы в одной и той же плоскости изображения. Есть две формы хроматической аберрации: осевая (или продольная) и боковая (или поперечная) аберрация. Специальные ахроматические или апохроматические дуплетные линзы предназначены для исправления этого. Объектив со значительной хроматической аберрацией покажет цветные полосы по краям объекта.

Контрастность объектива означает способность объектива различать тонально небольшие смежные области изображения, придающие ощущение текстуры и поверхности. Локальный контраст — это способность объектива различать разные тона в узком диапазоне, например выделите для выделения или тени для тени. Это именно то, что «расстраивается», когда вы накладываете на объектив «смягчающий» фильтр. Его не следует путать с общим контрастом (диапазон от самых светлых до самых темных областей) сцены. Без этого локального контраста изображение будет выглядеть мутным и безжизненным. Блики или потеря яркости также могут вызвать потерю контраста. Как правило, линзы, обеспечивающие высокое качество изображения, имеют как хорошее разрешение, так и высокую контрастность. При прочих равных условиях более простой объектив с меньшим количеством элементов, как правило, будет иметь более высокий контраст, чем один. со многими другими элементами. Этот факт является одной из основных причин того, что постоянные линзы обычно обеспечивают высочайший уровень оптического качества.

Bokeh — это термин, используемый для определения качества нечетких областей изображения. Боке — это перевод японского слова «размытие» или «нечеткость». Эффект в значительной степени зависит от формы отверстия диафрагмы и характерный кружок нерезкости хрусталика. Плохое боке может проявляться как резкие точечные круглые участки или блики странной формы вблизи или вдали области изображения вне фокуса. Хорошее или плохое боке — это субъективный термин, поскольку не существует конкретных научных измерений. Если вы видите резкие, яркие или отвлекающие формы, значит, вы видите плохое боке. Если эти блики имеют мягкие края и не отвлекают, вы видите хорошее боке.

Flare — это посторонний свет, падающий на изображение, рассеивающий и вызывающий потерю контрастности изображения. Он также может создавать фантомные изображения и необычные световые узоры, такие как шестиугольные изображения апертуры. Блики могут возникать внутри линзы или снаружи, прикрепляясь к линзе. Высококачественные покрытия линз — это единственный способ, с помощью которого производители значительно уменьшают внутреннюю засветку. Фильтры и загрязнения на поверхности линз могут вызвать блики. Если направить объектив на яркий источник света, например, на солнце или луну, может возникнуть вспышка. Передержка может усилить любую из этих проблем. Бленды объектива неоценимы для уменьшения бликов от не отображающего изображения света, попадающего на переднюю поверхность объектива.

Виньетка — это артефакт, который делает края изображения светлее или темнее. Виньетка может быть вызвана использованием бленды, которая слишком длинна для фокусного расстояния объектива. Это также может быть вызвано использованием объектива, который был разработан для меньшего формата изображения, чем у вашей камеры. Наконец, это может быть артефакт зум-объектива с большим диапазоном зума, установленным на его широкоугольном пределе, или артефакт использования самой широкой диафрагмы, возможной для данного объектива. Причина в том, что вы выходите за рамки ограничений производителя в отношении конкретной конструкции объектива. Наконец, это может быть артефакт приставки, такой как телеконверторы или удлинительные трубки.

Конструкция линзы объектива

Рисунок 4

Составные линзы объектива состоят из нескольких групп элементов с разными функциями. например увеличение или фокус. Некоторые группы элементов используются для коррекции аберраций, таких как кривизна области изображения и хроматический сдвиг. и улучшить общее разрешение (резкость). Однако больше не всегда лучше. Слишком много групп элементов может привести к потере контраста. Эти экзотические конструкции составных линз предоставляют производителям инструменты для «нарушайте правила» и обеспечивайте более высокое качество, расширенные функции и меньшую стоимость.

Большинство из них следуют разновидностям одних и тех же основных групп. Если есть фиксированная группа, это обычно передний элемент (входной ученик). Он предотвращает вращение кольца фильтра во время работы объектива. Группу масштабирования (фокусное расстояние) обычно называют вариатором. Некоторые зум-объективы имеют связанную группу компенсаторов, которая помогает поддерживать фокусировка при изменении фокусного расстояния. Одна или несколько дополнительных групп компенсаторов обеспечивают коррекцию оптических искажений и / или аберраций. Группа реле находится ближе всего к телу (выходной зрачок) и формирует окончательное изображение на датчике. Элемент ретрофокусировки используется для сверхширокоугольных объективов и некоторых телеобъективов для изменения положения фокальная плоскость выходного зрачка. Без этого задний элемент широкоугольных объективов может мешать работу зеркала видоискателя камеры. Для телеобъективов общий размер объектива может быть меньше фактического фокусного расстояния. Линзы с внутренним фокусом (IF) перемещают фокальную плоскость, перемещая только одну группу элементов, фокус-группу вместо перемещения всего объектива. Это уменьшение массы и движения уменьшает размер необходимых двигателей, улучшает скорость автофокусировки, и способствует уменьшению или уменьшению веса линзы в сборе. Новые макрообъективы могут включать в себя группу коррекции с близкого расстояния (CRC) или группу плавающих элементов (FE), которые корректирует аберрации (астигматизм, резкость) между крайними ближними и дальними пределами фокусировки. Это улучшает резкость при съемке крупным планом. Самая новая группа используется для снижения вибрации или стабилизации изображения. Это подвижный (вращающийся) элемент, который изгибает фокальную ось, чтобы противодействовать движению оправы объектива.

Эти составные линзы далее классифицируются как симметричные или асимметричные линзы. Симметричный объектив имеет одинаковый угол обзора (фокусное расстояние) на входном и выходном зрачках. Асимметричная линза имеет разные фокусные расстояния на входном и выходном зрачках. Если вы наблюдаете за диафрагмой спереди и сзади объектива и кажется, что быть одинакового размера, линза симметрична. Это будет выглядеть иначе, если линза асимметрична.

Большинство линз фотоаппаратов составные, сложные и в некоторой степени асимметричные. Следовательно, информация о расстоянии не может быть точно описана только простыми формулами линзы. Формула толстых линз подходит для таких сложных линз, но производители редко опубликуйте подробную информацию, необходимую для точного определения местоположения соответствующих фокальных плоскостей. Общее фокусное расстояние линзовой системы является функцией всех отдельных элементов. и расстояния между ними. Это может быть использовано для описания поведения линзы с помощью формул тонкой линзы.

Передаточная функция модуляции

Последняя тема здесь — введение в общее измерение качества линз. Измерения функции передачи модуляции (ФПМ) позволяют оценить контраст между черными и белыми линиями разной толщины или частоты линий, и дают объективное измерение характеристик линзы. Это неразделимое измерение разрешения и контраста. Специализированные цели разрешения (такие как ISO-12233), уникальное оборудование и соответствующее программное обеспечение используется для измерения контраста на нескольких пространственных частотах (пары линий на миллиметр). Полученная диаграмма MTF измеряет контраст и резкость, искажения не измеряются. блики, цветовой баланс или другие показатели.

MTF Contrast измеряет процент исходного черно-белого контраста, оставшегося после проецирования. Обычно это отображается на вертикальной оси с расстоянием от центра изображения (мм) по горизонтальной оси. Затем результаты нескольких измерений наносятся на график на разных пространственных частотах (lp / мм). 100% MTF — идеальный (недостижимый) результат. 0% MTF означает, что невозможно измерить заметную разницу в контрасте. Для каждой частоты есть два измерения: сагиттальный MTF (прямые линии) и тангенциальные МПФ (концентрические окружности). Иногда измерения на разных апертурах отображаются на одной и той же диаграмме. Иногда используются отдельные таблицы для разных апертур. Пример объектива 300 мм на f2.8 и f8 следует:

Рисунок 5

Это всего лишь снимок, но все диаграммы MTF будут отображать одни и те же основные тенденции для любого объектива. Первый заключается в том, что с увеличением пространственной частоты (lp / мм) контраст уменьшается. Во-вторых, при изменении диафрагмы изменяется и MTF. Это связано с комбинацией дифракции и оптических аберраций. Дифракция — это световые волны, которые отклоняются (нечеткость) при прохождении острых краев апертуры. Оптические аберрации являются результатом световых лучей большего диаметра. Маленькие отверстия дают больше дифракции, но меньше аберраций. Большие апертуры производят больше аберраций, но меньше дифракции. Как правило, объектив почти всегда наиболее резкий при диафрагме от f8 до f11. Наконец, у телеобъективов, как правило, более плоские кривые MTF, чем у широкоугольных объективов. То есть широкоугольные объективы имеют тенденцию иметь меньший контраст по краям. Обратите внимание, что внешний (диагональный) край типичного ПЗС-сенсора будет на 14 мм, а 35-миллиметровая пленка будет на 21 мм. Таким образом, CCD-сенсор использует более «сладкую» область линзы.

Диаграммы MTF могут быть очень полезны для оценки качества линз, особенно резкости. Но вы должны иметь в виду, что они не единственный показатель качества. И диаграммы MTF от одного производителя могут не коррелировать с аналогичными диаграммами от другого производителя. При оценке качества линз вы также должны учитывать качество сборки, скорость фокусировки и плавность. насыщенность цвета, боке и функции, которые могут быть полезны для ваших съемочных целей.

---

Выводы Что все это значит, Альфи?

Ссылки: Проведите собственное исследование

---

Тряпки Gardner
Тряпки Int., Inc.
204 Trailwood Drive
Euless, Техас 76039
(817) 267-2554
Отправить по электронной почте
www.rags-int-inc.com
15 декабря 2003 г.

Эта страница последний раз обновлялась:
Вы номер посетителя

---

Что означают числа на вашем объективе

Некоторые вещи кажутся довольно простыми и кажутся общеизвестными, но я несколько раз сталкивался с этим со своими учениками, которые стеснялись спрашивать, что все числа на объективе значить.Нет причин чувствовать себя глупо или смущаться, если вы этого не знаете, иногда это сбивает с толку. Так что я буду пробегать их по одному.

Общие настройки на новых цифровых объективах

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ

Если у вас есть зум-объектив, у вас будет кольцо, которое поворачивается для увеличения и уменьшения, а также будет указывать, на какое фокусное расстояние вы в настоящее время настроены. Например, у вашего объектива 70-200 мм, как у моего, вы можете увидеть это, что означает, что я сейчас на 100 мм.

Если вы используете фиксированный объектив или объектив с фиксированным фокусным расстоянием, у вас не будет кольца масштабирования, оно просто покажет фокусное расстояние на корпусе объектива, как вы видите на моем 85-мм объективе ниже.

МАКСИМАЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ

Максимальная диафрагма — это наибольшее отверстие (наименьшее число) на шкале диафрагмы, на которое способен открываться ваш объектив. Большие диафрагмы, такие как f2,8 или даже f1,8, очень желательны, потому что они пропускают больше света и позволяют снимать в условиях низкой освещенности без дрожания камеры. (подробнее об этом читайте в статье 5 советов по получению более четких изображений или Почему 50-миллиметровый объектив — ваш новый лучший друг ) Это будет варьироваться от объектива к объективу, и на самом деле вы можете увидеть ряд чисел, например 3 .5-6.3.

Обычно эту информацию можно найти в одном из двух мест на объективе или, возможно, даже в обоих местах:

1. справа на конце тубуса объектива по краю
2. на передней части объектива внутри области кольца фильтра.

В приведенном ниже примере вы видите две разные линзы. Мой Tamron 17-35 мм (обратите внимание, что там также указан диапазон фокусных расстояний) и мой 85 мм. На Tamron вы видите «1: 2,8-4», а на 85 мм вы видите «1: 1,8». Это означает, что максимальная диафрагма объектива 85 мм составляет f1.8, но на зум-объективе Tamron оно изменяется с f2,8 на f4 при увеличении объектива. На самом широком объективе, 17 мм, я могу открыть диафрагму до f2,8, но если я полностью увеличу масштаб до 35 мм, моя максимальная диафрагма будет только f4. Это довольно часто встречается с комплектными объективами и объективами с большим диапазоном фокусных расстояний, например 28–300 мм или 18–200 мм.

ДАЛЬНОСТЬ ФОКУСИРОВКИ И ШКАЛА РАССТОЯНИЯ

Некоторые объективы, не все цифровые, теперь имеют это, вы увидите диапазон расстояний, обычно отмеченных в двух шкалах, футах и ​​метрах.Ищите символ бесконечности на одном конце, другой конец покажет, насколько близко ваш объектив может сфокусироваться или его минимальное расстояние фокусировки. Некоторые объективы имеют встроенные настройки MACRO, которые позволяют подойти немного ближе. Они не подходят для макросъемки, и вы не можете подобраться очень близко, но это очень удобно, если вы хотите приблизиться, не тратя деньги и не весит дополнительный объектив.

На двух объективах ниже вы можете видеть, что шкала Tamron (справа) находится снаружи объектива, а на Canon 70-200 вы можете видеть ее внутри под крышкой.Оба будут перемещаться, если вы вручную сфокусируете свой объектив ( ** примечание: пожалуйста, не забудьте отключить автофокус, если вы это сделаете, потому что поворот кольца фокусировки при включенной автофокусировке может повредить шестерни и механизмы внутри вашего объектива ** )

РАЗМЕР ФИЛЬТРА ИЛИ ДИАМЕТР ЛИНЗЫ

Также на конце линзы вы можете увидеть забавный символ, который выглядит как ноль со штрихом, а затем цифра. Это указывает на диаметр передней части вашего объектива или размер фильтра, необходимого для его установки.Вы также можете найти тот же номер на задней стороне крышки объектива, см. Ниже — для этого объектива он составляет 77 мм. Полезно знать, хотите ли вы пойти в фотомагазин, чтобы купить фильтр, или вы покупаете что-то в Интернете.

Менее распространенные настройки, которые часто встречаются на старых объективах с ручной фокусировкой

КОЛЬЦО ОТВЕРСТИЕ

Это тот, который у вас может или не быть на вашем объективе, у большинства новых цифровых объективов этого нет, поскольку теперь диафрагма устанавливается и контролируется корпусом камеры. Еще во времена пленочных объективов и объективов с ручной фокусировкой выдержка была установлена ​​на камере, а диафрагма — на объективе.Вы можете приобрести более старые пленочные объективы для специальных целей, таких как макро, или фиксированные объективы с большой диафрагмой, зачастую за небольшую часть цены нового цифрового объектива (вам просто нужно приобрести специальное переходное кольцо для крепления, чтобы прикрепить их к твоя камера). Просто имейте в виду, что это будет ручная фокусировка, и для некоторых из них вам нужно будет установить диафрагму на самом объективе. Если у вас есть один из них, он может выглядеть примерно так:

Фото Элвина Трасти

Фото Андрея Сейлза

ГИПЕРФОКАЛЬНАЯ ШКАЛА РАССТОЯНИЯ

Это немного сложнее найти и объяснить.Если у вас есть все зум-объективы, вы не найдете его на своем объективе. Если у вас фиксированный объектив, особенно более старая модель, вы можете увидеть на объективе дополнительное кольцо с цифрами, как на изображении ниже (цифры в центре расходятся от центральной оранжевой линии).

Фото Боба Усельмана

Цифры на линзе выше представляют (в порядке сверху вниз по кольцу)

• шкала расстояний
• шкала гиперфокальных расстояний
• кольцо диафрагмы, которое фактически устанавливает диафрагму объектива

Вы используете шкалу гиперфокального расстояния, чтобы узнать, какие части вашего изображения будут в фокусе при различных настройках диафрагмы. Обратите внимание, что для объектива выше установлено значение f16 и он сфокусирован на расстоянии 5 м (15 футов). Теперь посмотрите на среднюю шкалу и перейдите к f16 слева от оранжевой линии — это указывает на ближайшую точку, которая будет резкой при фокусировке на этом расстоянии с использованием этой диафрагмы — в данном случае это выглядит примерно как 2,75 м (прибл. . 9 футов). Теперь посмотрите на f16 справа от оранжевой линии, и вы увидите, что она находится на бесконечности. Итак, что мы можем сказать из этого, так это то, что при f16 мы можем получить фокусировку от 9 футов до бесконечности, но хитрость заключается в том, чтобы сфокусироваться в нужном месте.

Используя шкалу гиперфокальных расстояний, вы фактически поместите метку бесконечности на метку f16 справа, и это даст вам максимальную глубину резкости, возможную при f16 (обратите внимание, что вы на самом деле не фокусируетесь на чем-то, вы устанавливаете ее на объектив по номерам). Примечание: если вы сфокусируетесь на бесконечности, вы получите фокус только от 15 футов до бесконечности (оценка здесь), или если вы сфокусируетесь на 7 футов, вы не получите бесконечную резкость. Есть еще кое-что, но если вы возьмете объектив с таким кольцом — изучите, как его использовать, и вы получите гораздо больше от своей маленькой диафрагмы.

Если вам интересно, что означает маленькая красная точка, то это метка инфракрасной фокусировки. При съемке на инфракрасную пленку вам фактически приходилось фокусироваться в другом месте, чем обычно, потому что инфракрасный спектр света отличается от того, что мы видим нашими глазами. Раньше я снимал инфракрасную пленку время от времени, забавные вещи, но сложные в обращении, фокусировке и вам нужно знать, что вы делаете с этим. Теперь есть способы довольно точно воспроизвести тот же образ в цифровом виде, хотя время от времени я думаю о съемках какого-нибудь фильма.

Вот и все, что касается номеров линз (надеюсь!), Если я что-то пропустил, дайте мне знать. Поделитесь фотографией своего объектива и любыми цифрами, которые вы не можете расшифровать, и если я не знаю, что это значит, я могу попытаться выяснить это для вас или, может быть, кто-то еще может помочь в разделе комментариев.

Хроматическая аберрация | Nikon’s MicroscopyU

Хроматическая аберрация

Хроматические аберрации — это артефакты, зависящие от длины волны, которые возникают из-за того, что показатель преломления каждого состава оптического стекла зависит от длины волны.Когда белый свет проходит через простую или сложную систему линз, составляющие длины волн преломляются в соответствии с их частотой. В большинстве очков показатель преломления больше для более коротких (синих) длин волн и изменяется с большей скоростью при уменьшении длины волны.

Синий свет преломляется в наибольшей степени, за ним идут зеленый и красный свет, это явление обычно называют дисперсией. Неспособность объектива объединить все цвета в общий фокус приводит к несколько разному размеру изображения и фокусу для каждой преобладающей группы длин волн.Это приводит к появлению цветных полос вокруг изображения. Когда фокус установлен на середину диапазона длин волн, изображение приобретает зеленый оттенок с окружающим его ореолом пурпурного (состоящего из смеси красного и синего).

Учебное пособие инициализируется изображением образца (видимого в микроскоп), которое появляется в окне в левой части апплета. Под окном изображения находится раскрывающееся меню с надписью Choose A Specimen , которое можно использовать для выбора нового образца.Положение изображения Ползунок используется для управления учебным курсом путем смещения фокальной плоскости вдоль оптической оси системы виртуальных линз, показанной в виде рисунка трассировки лучей в правой части апплета. Исходное положение ползунка — центр диапазона фокусировки. Когда ползунок перемещается влево, фокальная плоскость смещается в сторону более длинных (красных) волн, а изображение микроскопа и функции рассеяния точки одновременно изменяются, чтобы проиллюстрировать эффект хроматической аберрации.Перемещение ползунка вправо смещает фокальную плоскость в сторону более коротких (синих) длин волн и вызывает соответствующие изменения в изображении микроскопа и функциях рассеяния точки. Набор переключателей, расположенных под образцом трассировки лучей, позволяет посетителю переключаться между нескорректированным виртуальным оптическим путем и тем, который был скорректирован для имитации ахроматических, флюоритовых или апохроматических оптических элементов. Обратите внимание, что нажатие и активация переключателя, отличного от помеченного Неисправленное , деактивирует ползунок Положение изображения .

Рисунок 1 — Осевая хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация очень характерна для одинарных тонких линз, изготовленных по классической формуле производителя линз , которая связывает расстояние между образцом и изображением для параксиальных лучей. Для одиночной тонкой линзы, изготовленной из материала с показателем преломления n и радиусами кривизны r (1) и r (2) , мы можем записать следующее уравнение :

1

$$ \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s ‘} = (n-1) \ left (\ frac {1} {r (1)} — \ frac {1} {r (2 )} \ right) $$

, где s и s ‘ определены как расстояние до объекта и изображения соответственно.В случае сферической линзы фокусное расстояние ( f ) определяется как расстояние до изображения для параллельных падающих лучей :

2

$$ \ frac {1} {f} = \ frac {1} {s} + \ frac {1} {s ‘} $$

Фокусное расстояние f изменяется в зависимости от длины волны света, как показано в окне обучающих программ и на Рисунке 1 (a), который демонстрирует эффекты хроматической аберрации на пучке белого света, проходящем через простую линзу. Цвета компонентов (длины волн) фокусируются на разных расстояниях от линзы (рис. 2), чтобы получить изображение с произвольным радиусом размытия приблизительно 0.Диаметр 3 миллиметра. Относительно просто продемонстрировать хроматическую аберрацию, используя толстую простую собирающуюся (двояковыпуклую, положительный мениск или плосковыпуклую) линзу, освещенную полихроматическим точечным источником, например фонариком или свечой. При наблюдении изображения, созданного простой линзой, периферия изображения будет казаться размытой и окрашенной оранжево-красным ореолом, когда линза находится близко к глазу. На больших расстояниях ореол станет сине-фиолетовым.

Попытки коррекции линз были впервые предприняты во второй половине 18 века, когда Джон Доллонд, Джозеф Листер и Джованни Амичи разработали способы уменьшения продольной хроматической аберрации.Эти пионеры представили в микроскопии ахроматические линзы , значительно уменьшив осевую (продольную) хроматическую аберрацию, и впервые сделали бактерии видимыми в оптическом микроскопе. Объединив коронное стекло и бесцветное стекло (каждый тип имеет разную дисперсию показателя преломления), им удалось привести синие и красные лучи к общему фокусу, близкому, но не идентичному зеленому. Дисперсия бесцветного стекла примерно вдвое больше, чем у кроны, поэтому при соединении положительного элемента короны с отрицательным кремневым элементом, комбинированные дисперсии будут примерно равными и противоположными, что устранит осевое разбросание цвета (рис. 2).Обратите внимание, что увеличительная сила стекла короны в два раза больше, чем у кремня в этой комбинации, что дает чистую силу примерно вдвое меньшей, чем у одного элемента короны. Другим преимуществом этого сочетания линз является коррекция сферической аберрации, которая часто возникает, когда положительный и отрицательный элементы используются вместе в группе линз.

Рисунок 2 — Простая линза и ахроматические диапазоны фокусных расстояний

Комбинация корона / кремень называется дублетом линз, каждая линза которого имеет свой показатель преломления и дисперсионные свойства.Дублеты линз также известны как ахроматические линзы или ахроматы для краткости, производные от греческих терминов a , означающих без цвета, и chroma , означающих цвет. Эта простая форма коррекции позволяет точкам изображения на 486 нанометрах в синей области и 656 нанометрах в красной области теперь совпадать (рис. 1 (b)). Расфокусировка между центральной длиной волны (550 нанометров) и общим фокусом (синим и красным) является остаточной аберрацией, которая называется вторичным осевым цветом .Несмотря на то, что размытость уменьшается в 30 раз с помощью бихроматической коррекции с использованием кремневых и корончатых очков (рис. 1 (b)), аберрацию нельзя полностью устранить с помощью обычных стеклянных составов, что ограничивает качество изображения ахроматических объективов. Ахроматы являются наиболее широко используемыми линзами объектива и обычно используются как в учебных, так и в исследовательских лабораторных микроскопах. Объективы, на которых нет специальной надписи, указывающей на иное, скорее всего, являются ахроматами. Ахроматы являются удовлетворительными объектами для повседневного лабораторного использования, но поскольку они корректируются не для всех цветов, бесцветная деталь образца, вероятно, будет иметь бледно-зеленый цвет в белом свете в лучшем фокусе (вторичный осевой цвет).

Правильное сочетание толщины линзы, кривизны, показателя преломления и дисперсии позволяет дуплету уменьшить хроматическую аберрацию за счет объединения двух групп длин волн в общую фокальную плоскость (рис. 2). Если плавиковый шпат вводится в состав стекла, используемого для изготовления линзы, то три цвета — красный, зеленый и синий — могут быть объединены в одну точку фокусировки, что приведет к незначительной хроматической аберрации. Такие линзы известны как апохроматические линзы и используются для создания высококачественных объективов микроскопов без хроматических аберраций.

Современные микроскопы используют эту концепцию, и сегодня часто можно встретить тройки оптических линз, состоящие из трех линз, склеенных вместе, особенно в высококачественных объективах. Для коррекции хроматической аберрации обычный объектив 10-кратного ахроматического микроскопа состоит из двух дуплетов линз. Многие флюоритовые объективы, которые занимают промежуточное положение по коррекции между ахроматами и апохроматами, построены с использованием плавикового шпата (или аналогичного состава) в сочетании с соответствующим стеклянным элементом, чтобы сформировать дублет, который ахроматизируется на трех длинах волн.Апохроматические объективы обычно содержат два дублета линз и тройку линз для расширенной коррекции как хроматических (до четырех длин волн), так и сферических аберраций.

Рисунок 3 — Продольная хроматическая аберрация

Сравнение продольной хроматической коррекции ахромата и апохроматного объектива представлено на рисунке 3. Для изготовления ахроматных объективов используются стекла с нормальной дисперсией, которые имеют почти линейное уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны.Только две длины волны могут иметь один и тот же фокус (см. Рисунок 3), а оставшийся вторичный спектр дает зеленоватые или фиолетовые полосы на изображениях с резкими краями. В более качественных апохроматных объективах используются стекла с частичной дисперсией, где показатель преломления изменяется с длиной волны быстрее в синей или красной области. В результате апохроматы имеют высокую степень хроматической коррекции, при которой до четырех длин волн могут иметь одно и то же местоположение изображения.

С апохроматным и флюоритовым объективами дифракционное размытие распределения интенсивности также может быть практически устранено, как показано на Рисунке 4.Ахромат по-прежнему имеет значительную интенсивность в первой полосе, в то время как апохромат приближается к теоретическому пределу разрешения, когда продольная хроматическая аберрация больше, чем оптическая глубина резкости.

Поскольку для апохроматических объективов требуются элементы с аномальной дисперсией, их характеристики могут быть не идеальными для некоторых конкретных применений, таких как возбуждение флуоресценции в ближнем ультрафиолете, дифференциальный интерференционный контраст и другие формы микроскопии, использующие поляризованный свет.По этой причине часто более подходящим является флюоритовый объектив, и на рисунке 4 показано, насколько близки эти цели к характеристикам апохроматов.

В дополнение к коррекции продольной (или осевой) хроматической аберрации, объективы микроскопов обнаруживают еще один хроматический дефект. Даже когда все три основных цвета переносятся в идентичные фокальные плоскости в осевом направлении (как во флюоритовом и апохроматном объективах), точечные изображения деталей вблизи периферии поля зрения не одинакового размера.Это происходит из-за того, что внеосевые потоки лучей рассеиваются, в результате чего составляющие длины волн формируют изображения на разной высоте в плоскости изображения. Например, синее изображение детали немного больше, чем зеленое изображение или красное изображение в белом свете, что приводит к цветовому искажению деталей образца во внешних областях поля зрения. Таким образом, зависимость осевого фокусного расстояния от длины волны дает также зависимость поперечного увеличения от длины волны. Этот дефект известен как боковая хроматическая аберрация или хроматическая разница увеличения .При освещении белым светом линза с боковой хроматической аберрацией будет создавать серию перекрывающихся изображений, различающихся как по размеру, так и по цвету. В некорректируемой системе синий компонент на 436 нм может отображаться на 1,4 процента больше, чем красный компонент на 630 нм. Боковая хроматическая аберрация больше для объективов с коротким фокусным расстоянием и может составлять от 1,1 до 1,9 процента радиального расстояния от оптической оси.

Рисунок 4 — Распределение объективной интенсивности

В микроскопах с конечной длиной тубуса для коррекции боковой хроматической аберрации используется компенсирующий окуляр с хроматической разностью увеличения, противоположной разнице увеличения объектива.Поскольку этот дефект также встречается в ахроматах с большим увеличением, компенсирующие окуляры также часто используются для таких объективов. Действительно, многие производители конструируют свои ахроматы со стандартной боковой хроматической ошибкой и используют компенсирующие окуляры для всех своих целей. Такие окуляры часто имеют надпись K или C или Compens . В результате компенсирующие окуляры имеют встроенную боковую хроматическую ошибку и сами по себе не корректируются идеально.В 1976 году компания Nikon представила оптику CF, которая исправляет боковую хроматическую аберрацию без помощи окуляра. Новые микроскопы с бесконечной коррекцией либо полностью исправляют хроматическую аберрацию объектива, либо используют преимущества системного объектива и тубуса для визуализации полностью скорректированного промежуточного изображения.

Наконец, интересно отметить, что человеческий глаз имеет значительную хроматическую аберрацию. К счастью, мы можем компенсировать этот артефакт, когда мозг обрабатывает изображения, но можно продемонстрировать аберрацию, используя маленькую фиолетовую точку на листе бумаги.Если поднести к глазу, фиолетовая точка в центре станет синей, окруженной красным ореолом. По мере того, как бумага перемещается дальше, точка становится красной в окружении синего ореола.

Назад к Введение в стереомикроскопию

3. Уравнение тонкой линзы — Optics-Elyh, Or, Yonatan

Цель :

Цель этой лабораторной работы — изучить взаимосвязь между свойствами и атрибутами реальных изображений, понять, как проецируются изображения и изучить взаимосвязь между точкой фокусировки, расстоянием до объекта и расстоянием до изображения на изображениях, полученных с помощью выпуклой линзы.

Описание :

Ученики установили источник света и повернули его на 4, затем поместили линзу, а затем экран. Студенты должны были записывать точки данных, находя разные положения для объектива и экрана, которые делали бы реальное изображение четырех в фокусе. Затем они построили эти точки, чтобы найти корреляцию между расстоянием до объекта (расстоянием между источником света и линзой) и расстоянием до изображения (расстоянием между линзой и экраном).

Порядок действий :

3. Очень интересно изображение цифры «4» на экране после прохождения света через линзу. Он повернут на 180 градусов. Это также можно объяснить как перевернутый вверх ногами, а затем отраженный по вертикальной оси.

7.

a) По мере увеличения расстояния до объекта расстояние до изображения уменьшается.

б) График линейный (график 1).

11. Имеет смысл, что точка пересечения по оси Y отрицательна, поскольку изображение не может быть в фокусе после фокусного расстояния.Вот почему точка пересечения по оси x находится на уровне 10, то есть фокусное расстояние, и после этого изображение больше не реальное, оно виртуальное.

Реальное изображение :

Наблюдения:

Изображение переворачивается и переворачивается (вверх ногами). Если экран установлен правильно, изображение четкое. Размер изображения уменьшается по мере удаления линзы от источника света. Экран отодвигается дальше, но расстояние до объектива уменьшается. Размер изображения увеличивается по мере приближения линзы к источнику света, как и экран, но расстояние между линзой и экраном увеличивается.В какой-то момент (примерно когда объектив находится на расстоянии 10 см от источника света) изображение продолжает увеличиваться, но теперь экран начинает двигаться назад, чтобы изображение оставалось в фокусе. Размер изображения также очень быстро увеличивается по мере прохождения этой точки. График этого представляет собой половину гиперболы, в которой значения y приближаются к бесконечности, когда значения x приближаются к нулю. С расстоянием до объекта в качестве оси x и расстоянием до изображения в качестве оси y можно сделать вывод, что как расстояние до объекта (расстояние между источник света и объектив) увеличивается, расстояние изображения (расстояние между объективом и экраном) уменьшается.

График 2:

Если в приведенном выше уравнении (0,1) разделить 1 на значение b, получится 10,1 = 10. Это важно, потому что оно напрямую коррелирует с фокусным расстоянием 10 см двойной выпуклой линзы.

1. Используя график инверсий для двойной выпуклой линзы 10 см, предскажите, где вы сможете найти изображение, если поместите d источник света на расстоянии 33 см от линзы.

Если источник света находится на расстоянии 33 см от объектива, расстояние до объекта составляет 33 см.1/33 = 0,0303030303, подставив это значение для x в приведенное выше уравнение, мы получим 0,0696969697, обратная величина — 14,35 см — это расстояние до изображения.

2. Используя уравнение тонкой линзы, спрогнозируйте расстояние до изображения для линзы с фокусным расстоянием 20 см, когда объект расположен на расстоянии 33 см.

Если источник света находится на расстоянии 33 см от объектива, расстояние до объекта составляет 33 см. 1/33 = 0,0303030303 фокусное расстояние на этот раз составляет 20 см. 1/20 = 0,05 Новое уравнение будет читать y = -x + 0,05 Подставляя расстояние до объекта, которое мы получили из приведенного выше уравнения, мы получаем 0.0196969697. Принимая обратную величину, мы получаем 50,77 см, что представляет собой расстояние изображения.

3. Предскажите точку пересечения оси Y графика 1 / do и 1 / di, если бы вы повторили эксперимент с линзой с фокусным расстоянием 15 см.

1/15 = 0,0666666667 — это новое пересечение оси y для объектива 15 см, когда расстояние до объекта бесконечно.

4. Где бы вы разместили экран, если бы источник света располагался на расстоянии 33 см от объектива с фокусным расстоянием 15 см?

Расстояние до объекта = 33 см 1/33 =.0303030303 и уравнение y = -x + 0,06666667 Подставляя расстояние до объекта для x, мы получаем y = 0,036363636363636. Обратное значение 27,5, которое представляет собой расстояние до изображения или место, где должен быть размещен экран.

Расширения :

График 1:

По мере увеличения расстояния до объекта масштаб уменьшается. Поэтому изображения наиболее увеличиваются, когда объектив находится очень близко к объекту, а зритель / экран находится далеко от объектива.

Заключительные вопросы :

1. Как вы думаете, линза создает изображение?

Линза создает изображение, преломляя проходящий через него свет. Линза изгибает свет в одну точку и создает изображение.

2. Какие факторы могут определять размер изображения?

Тип объектива (расходящийся или сходящийся), точка фокусировки, расстояние до изображения и расстояние до объекта.

3. Какие факторы могут определять, будет ли изображение четким и резким?

Взаимосвязь между расстоянием до изображения, расстоянием до объекта и точкой фокусировки.

4. Что особенного в месте, где объектив проецирует четкое изображение очень далекого объекта? Такое же расположение для других объективов?

Нет, удаленные объекты всегда дают четкое изображение в точке фокусировки или рядом с ней и применяется только к собирающим линзам, и не все собирающие линзы имеют одинаковую точку фокусировки.

Результаты и отражение :

В этой лабораторной работе студенты смогли лучше понять реальные изображения и то, как они работают.Они должны понять, как взаимодействуют свет, линзы и экраны, и лучше понять точки фокусировки.

Путеводитель по орнитологическим наблюдениям с использованием длиннофокусных объективов

Съемка удивительно четких фотографий птиц в дикой природе — цель многих орнитологов. Есть разные способы сделать это, но наиболее органичным является использование сверхдлинных телеобъективов в сочетании с цифровыми или пленочными зеркальными фотокамерами. Современные цифровые камеры не только полезны для фотографии, но и могут записывать видео и звук, чтобы запечатлеть полет птицы и ее песню.Телеобъектив и зеркальная камера могут быть вашей стандартной оптикой для наблюдения в полевых условиях, и не только это, четкость и четкость современной оптики может помочь идентифицировать редкий вид, а затем сфотографировать его в качестве доказательства его местоположения или для дальнейшего анализа и обмен.

В этом третьем сегменте серии из четырех частей мы обсудим, на что обращать внимание, если вы хотите наблюдать и снимать птиц с помощью камеры, в отличие от прямого оптического обзора.

Другой путь

Традиционная оптика для наблюдения за птицами — бинокль.Зрительные трубы также популярны для более близкого обзора птиц в дикой природе. Тем не менее, популярность фотографии птиц, усиленная доступностью цифровой фотографии, привела к появлению нового поколения орнитологов (и обратила внимание более чем нескольких опытных птицеводов) к возможностям, которые предоставляет наблюдение за птицами через длинный телеобъектив. Билл Стюарт, директор по охране природы и сообщества Американской ассоциации птицеловов, говорит, что новое поколение птицеловов действительно восприняло идею наблюдения за птицами с использованием длинных линз и что многие молодые люди выходят на прогулки на природе «без оптики; просто камеры.«За последние два-три года он видел, как эта тенденция резко возросла, и говорит, что количество камер на каждой прогулке для наблюдения за птицами всегда растет.

Эрик Линд, директор Центра болотных угодий Одубона и Центра заповедника в Гарнизоне, штат Нью-Йорк, быстро подчеркивает социальные аспекты наблюдения за птицами. Наблюдение за птицами объединяет друзей и семью, так как каждый может наблюдать и наслаждаться красотой природы, наблюдая за птицами. Конечно, вы можете передать бинокль человеку, который стоит рядом с вами, чтобы наблюдать за далекой птицей, или вы можете использовать длинный телеобъектив и камеру, сфотографировать эту птицу, а затем поделиться ею со всем миром, подключенным к Интернету. в социальных сетях.Наблюдение за птицами через камеры и возможность легко обмениваться отснятыми изображениями и видео предоставили совершенно новое и захватывающее измерение для наблюдения за птицами.

Какая мощность увеличения у этого телеобъектива?

Бинокли и кратность увеличения прицела представлены в простых числах. Например, пара биноклей 8×40 имеет увеличение 8x и объектив 40 мм. Зрительная труба 80 мм имеет объектив 80 мм и может поставляться с зум-окуляром с увеличением 20-60x.

Объективы фотоаппаратов измеряются по фокусному расстоянию, а не по увеличению. Фокусное расстояние — это расстояние от задней узловой точки объектива до плоскости изображения внутри корпуса камеры. Чем больше фокусное расстояние, тем больше будет увеличение объектива. Например, популярным телеобъективом является объектив Nikon AF-S NIKKOR 300mm f / 4D IF-ED. 300 мм — это фокусное расстояние, а не диаметр объектива.

На веб-сайте B&H Photo вы увидите увеличение, указанное в качестве спецификации для объективов фотоаппаратов (упомянутый выше NIKKOR 300mm f / 4 имеет коэффициент увеличения 0.27x). Это число НЕ является увеличением, которое мы используем для сравнения объектива камеры с биноклем или прицелом для наблюдения за птицами — это увеличение при воспроизведении, которое является важной характеристикой для макрообъективов с близкой фокусировкой.

К счастью для орнитологов, очень легко преобразовать фокусное расстояние объектива камеры в коэффициент увеличения бинокля / телескопа с помощью простых вычислений.

На полнокадровом цифровом или 35-мм пленочном фотоаппарате 1x увеличение достигается за счет использования объектива 50 мм. Следовательно, объектив 100 мм — это 2x, объектив 200 мм — 4x и т. Д.Чтобы получить коэффициент увеличения оптики, просто разделите фокусное расстояние объектива на 50.

Формула

Итак, используя формулу, мы теперь знаем, что нам нужен объектив 400 мм, чтобы приблизиться к увеличению бинокля 8x, и объектив 500 мм, чтобы приблизиться к биноклю 10x. И, если вы знакомы с объективами фотоаппаратов, вы, вероятно, знаете, что объективы с такими фокусными расстояниями определенно недешевы.

Более того, если вы хотите имитировать увеличение 20-60-кратного зум-окуляра с зум-объективом с помощью вашей камеры, вам понадобится объектив 1000 мм для «короткого» конца и объектив 3000 мм для длинного конца!

Телеобъективы

Объективы

измеряются не только по фокусному расстоянию, но и по их максимальной диафрагме.Число диафрагмы отображается как диафрагма, а само число представляет собой отношение диаметра эффективной диафрагмы к фокусному расстоянию объектива. Поскольку мы имеем дело с соотношением, чем меньше число, тем больше света пропускает объектив. В фотографии свет — это все. Объектив с большей диафрагмой позволит фотографу делать фотографии с более короткими выдержками, замораживая движение птицы в полете, а светосилы большего объектива также позволят птицеводам фотографировать при менее чем идеальном освещении. условия.

Недостатками телеобъективов с большой диафрагмой являются вес и стоимость: объективы большего размера тяжелее и делают ваш кошелек легче.

Чтобы сделать отличные фотографии птиц, вам не понадобится супертелеобъектив с большой диафрагмой f / 2,8. Есть другие варианты. Многие производители выпускают две версии своих супертелеобъективов: одну с большой диафрагмой f / 2,8, а другую — с меньшей диафрагмой f / 4 или f / 5,6. В зависимости от фокусного расстояния версии с меньшей апертурой могут по-прежнему быть дорогими, но они, безусловно, стоят меньше, чем их старшие братья, и они часто значительно легче, обеспечивая оптическое качество, аналогичное большему объективу, хотя и с меньшими возможностями сбора света .Фотограф-орнитолог Артур Моррис практически отказался от бинокля и зрительной трубы и теперь видит птиц почти исключительно через камеру Canon 7D Mark II, соединенную с объективом Canon EF 100-400mm f / 4.5-5.6L IS II USM.

Заместитель директора Audubon North Carolina Уокер Голдер использует объектив Nikon AF-S NIKKOR 600mm f / 4G ED VR на своем Nikon D300S для съемки птиц. Этот большой объектив в сочетании с датчиком формата DX дает ему оптический эквивалент 18-кратного бинокля.

Кроме того, многие современные зеркальные фотоаппараты поставляются с комплектными объективами, увеличивающимися до 300 мм (6-кратное увеличение). Это отличное фокусное расстояние для наблюдения за птицами, но они обычно имеют меньшую диафрагму и не дают хороших результатов при слабом освещении. Но по размеру, весу и стоимости они не имеют себе равных.

Еще одним ценным объективом является телеобъектив с зеркалом. Он работает так же, как телескоп с зеркальным отражением, и обладает очень большим увеличением в относительно небольшом и легком корпусе.К недостаткам можно отнести то, что оптическое качество может быть не примерным; максимальная диафрагма обычно на несколько ступеней меньше, чем у традиционного объектива при таком фокусном расстоянии, а зеркала создают характерные бубликоподобные, расфокусированные блики, которые эстетически не всем нравятся. В B&H Photo вы можете найти зеркальные линзы для разных камер с фокусным расстоянием от 300 мм до 800 мм.

Поддержка

В зависимости от фокусного расстояния объектива, с которым вы наблюдаете за птицами, может оказаться важным взять с собой опору для камеры.Штатив обеспечит вам максимальную устойчивость, но с точки зрения портативности, экономии веса, скорости и гибкости монопод может быть вашим лучшим выбором для наблюдения за птицами.

Для зрительной трубы

почти всегда требуется штатив из-за их экстремальных возможностей увеличения, но длинные линзы больше похожи на увеличение, наблюдаемое в биноклях, и поэтому их можно использовать с немного меньшей стабильностью.

Кроме того, учитывая вес большого телеобъектива, способ снятия этой нагрузки с плеч или спины, а также стабилизации объектива для расширенного просмотра, опора, независимо от того, сколько у нее ног, может быть вашей новый лучший друг в этой области.

Камера и объектив могут помочь

Если вы погружены в мир цифровой фотографии, вы, несомненно, слышали шутливые разговоры о преимуществах и недостатках полнокадровых камер по сравнению с камерами с меньшим сенсором. Камеры с сенсорами, меньшими, чем у 35-мм кадра пленки, имеют так называемый «кроп-фактор», поскольку они захватывают только часть проецируемого круга изображения.

На камере с меньшим сенсором птичник может насладиться всеми преимуществами кроп-фактора.С датчиками размера APS-C фокусное расстояние объектива эффективно увеличивается в 1,5 раза (в 1,6 раза у Canon). Следовательно, объектив 300 мм f / 4 на камере APS-C дает вам полнокадровый эквивалент объектива 450 мм f / 4. С точки зрения оптического увеличения изображение похоже на 9-кратный бинокль вместо 6-кратного — довольно большая разница, особенно если учесть, что вы используете тот же объектив. Объектив Артура Морриса Canon 100-400 мм фактически представляет собой объектив 160-640 мм на Canon 7D Mark II, оптическое увеличение 3x-13x по сравнению с 2x-8x у полнокадровой камеры.

600-миллиметровый NIKKOR

Уокера Голдера — это, по сути, объектив 900 мм f / 4 на его D300S, и он иногда использует 1,4-кратный телеконвертер Nikon AF-S TC-14E ​​III, чтобы получить эквивалент 1260 мм на камере DX. Работая вокруг мыса Хаттерас, он часто наблюдает и документирует гнездящихся береговых птиц и мигрирующих крачек на пути к арктическим местам гнездования. Он говорит: «Приятно иметь такую ​​дополнительную зону действия, потому что береговые и водоплавающие птицы очень чувствительны к нарушениям, иногда со смертельным исходом.«Мигрирующие береговые птицы, — говорит он, — могут оказаться на остановке для кормления в середине чрезвычайно долгого путешествия, и их беспокойство контрпродуктивно для усилий по охране птиц и охране природы.

Как и в случае с биноклем, чем большее увеличение объектив дает наблюдателю, тем больше изображение подвержено вибрации и сотрясениям, которые могут вызвать размытие фотографий. Чем больше фокусное расстояние, тем труднее стабилизировать объектив. Сегодня многие телеобъективы оснащены системами стабилизации изображения, которые помогают противодействовать этому движению.Для наблюдения за птицами эта функция очень пригодится, особенно при больших фокусных расстояниях / увеличениях. Некоторые системы стабилизации изображения необходимо отключать при установке объектива на штатив, поэтому перед установкой такого объектива ознакомьтесь с руководством пользователя.

Еще одна вещь, с которой может помочь цифровая камера, — это ISO. ISO — это, по сути, чувствительность датчика к свету. С пленкой вы бы купили рулон пленки, предназначенный для фиксированного ISO или ASA: 200, 400, 800 и т. Д. В цифровых камерах вы можете увеличить цифровой эквивалент ISO, чтобы сделать датчик более чувствительным к свету.Это позволяет вам использовать телеобъектив с меньшей диафрагмой или снимать в более темных условиях, сохраняя при этом достаточную выдержку, чтобы противодействовать дрожанию камеры или размытости изображения, а также замораживать движение птицы в полете над кадром.

Телеконвертеры

Простой способ расширить зону действия объектива во время наблюдения за птицами — использовать телеконвертер. Телеконвертер — это устройство, которое устанавливается между камерой и объективом, которое оптически обеспечивает определенный коэффициент увеличения для объектива.Самые распространенные телеконверторы бывают с увеличением 1,4 и 2. Можно найти и другие увеличения, в том числе 1,7х и 3х. Кроме того, в отличие от кроп-фактора, получаемого при использовании сенсоров меньшего размера, телеконвертеры уменьшают максимально доступную диафрагму объектива — 1 ступень света для телеконвертера 1,4x и 2 ступени для телеконвертера 2x.

Например, если вы используете телеконвертер с 2-кратным увеличением на объективе 300 мм f / 4, объектив фактически становится объективом 600 мм f / 8. По сравнению с оптикой, объектив увеличивается с 6x до 12x, это хорошее усиление, но меньше света будет попадать на сенсор или пленку из-за меньшей эффективной диафрагмы.Телеконвертер 1,4x на том же объективе дает объектив, эквивалентный 420 мм f / 5,6 при оптическом увеличении 8,4x.

Есть дополнительные недостатки. Телеконвертер добавляет оптику на световой путь между камерой и объективом; поэтому качество изображения обычно ухудшается из-за того, что свет проходит через большее количество стекла. В зависимости от камеры, которую вы используете, вы можете потерять возможности автофокусировки, даже если телеконвертер поддерживает функцию автофокусировки, из-за уменьшенной диафрагмы, не позволяющей получить достаточно света для правильной работы датчиков автофокусировки.Важно отметить, что телеконверторы производятся многими производителями объективов и сторонними производителями, охватывают широкий ценовой диапазон и имеют различные варианты, касающиеся электронного соединения между объективом и камерой. Перед покупкой телеконвертера обязательно проверьте совместимость вашего объектива с любым устройством, которое вы планируете.

Альтернатива

Существует альтернатива мощному сочетанию большого объектива и зеркальной камеры: мыльница с суперзумом.За последние несколько лет многие компании, производящие фотоаппараты, начали производить телеобъективы с невиданными ранее возможностями телеобъектива. Например, новый Nikon P900 оснащен объективом с оптическим зумом, увеличивающимся от 24 мм до 2000 мм. В дальнем конце диапазона телеобъектива это эквивалент зрительной трубы с увеличением 40x.

Патрик Коминс, директор по охране птиц в офисе Общества Одюбон в Коннектикуте и президент Общества друзей Сильвио О.Conte National Fish and Wildlife Refuge использует как Canon SX60 HS, так и его предшественницу, SX50 HS, с диапазоном зума 21–1365 мм и 24–1200 мм соответственно. Сегодня, вооруженный суперзумом, он признает, что на прогулке «первым делом он хочет взять камеру», а не свой верный бинокль. Он говорит, что «если вы хотите снять обложку журнала [наблюдение за птицами], вам понадобится DLSR и телеобъектив», но, когда дело доходит до простого обмена изображениями и просмотра, суперзум имеет большое преимущество.Буквально на днях Коминс заметил в Коннектикуте протонотарную певчую певчую птицу при перелетном перелете. Они редко уезжают так далеко на север. Он сразу же взял свой SX60 для наблюдений и изображений и никогда не видел птицу в бинокль.

Как мы уже говорили, с увеличением увеличения увеличивается движение камеры. Жанр суперзум-фотоаппаратов наведи и снимай с очень мощными и агрессивными системами стабилизации изображения, позволяющими фотографировать на таких экстремальных длинах телефото.

Когда дело доходит до фокусировки, суперзум может быть не таким быстрым и точным, как SLR и телеобъектив, но я видел изображения птиц в полете, которые были сняты так же хорошо, как и любая другая камера. Еще одним недостатком суперзумов является их относительно небольшая максимальная диафрагма, которая обеспечивает меньше света, чем большие телеобъективы, но они могут более чем восполнить этот недостаток, предлагая фантастические диапазоны масштабирования в относительно легком, компактном и недорогом корпусе.

Видео

Большинство современных цифровых камер могут снимать видео с разрешением HD или 4K через объектив. Это открывает захватывающие возможности для птицелова. Вместо того, чтобы пытаться запечатлеть идеальный кадр через длинный объектив, вы можете снимать видео, которое позволит запечатлеть движение птицы, а с записью с высоким разрешением вы можете извлекать из видео кадры, которые сами по себе являются высокими. -res неподвижные изображения. Добавьте звук в микс, и вы сможете записывать пение птиц вместе с видео, любуясь далекой птицей через видоискатель или на ЖК-экране камеры.

Захват и обмен

Для наблюдения за птицами всегда было важно. Сегодня мы должны добавить к этому списку захват и совместное использование, а телеобъектив с длинным объективом и зеркальная камера или сверхзум с экстремальным телеобъективом — отличные инструменты для получения снимков птиц в дикой природе крупным планом, чтобы вы могли поделиться своими приключениями и опытом наблюдения за птицами. друзья, семья и другие орнитологи.

Хотите узнать больше? Ознакомьтесь с частью IV нашей серии статей о птицах, «Путеводитель по птицам и дигископинг».

Кеплеровский телескоп, увеличение

Итак, если у вашего телескопа огромная 20-дюймовая диафрагма, сможете ли вы с комфортом наблюдать небо при 1000-кратном увеличении? Телескопы кеплеровского типа луп MO Optics® VinKep обеспечивают сильное увеличение и большое поле зрения вместе с точным изображением от края до края. Хотя рассчитывать увеличения полезно, имейте в виду, что большие увеличения не являются лучшими или более мощными по своей сути. Галилеевский телескоп, инструмент для наблюдения за удаленными объектами, названный в честь великого итальянского ученого Галилео Галилея (1564–1642), который первым построил его в 1609 году.Из-за дефектной конструкции, в первую очередь из-за неэффективной формы линз и узкого поля зрения, большинство изображений, наблюдаемых с помощью телескопа Галилея, были искажены и не в фокусе. Проблема телескопа Кеплера заключается в том, что поле зрения серьезно ограничено размером окулярной линзы. Можно увеличить поле зрения, вставив дополнительную полевую линзу. Эта конструкция обеспечивала более высокую степень увеличения при сравнительно меньших искажениях, чем телескоп Галилея. Кеплеровские телескопические очки без приёма на голову.Если глаз расслаблен для просмотра на расстоянии, телескоп просто производит угловое увеличение. Как показывает практика, максимальное полезное увеличение телескопа в 50 раз превышает его апертуру в дюймах (или вдвое больше апертуры в миллиметрах). Из приведенного выше изображения вы можете видеть, что изображение HI будет рассматриваться в вертикальном положении, что делает галилеевский телескоп полезным как для наземных, так и для астрономических целей. 2: Размер выходного зрачка (диаметр светового луча на выходе из окуляра) более 7,5 мм может быть слишком большим для конструкций телескопов с центральными препятствиями (т.е. Эта оптическая система используется в оперных очках и как вспомогательное средство для слабовидящих (рис. -19 век, преломляющие телескопы превратились в… Показать всю работу и единицы измерения. Также помните, что есть и другие факторы, которые могут влиять на вид. Скорее всего, нет. Длина нашего телескопа 10X составляет около 4 футов. На Amazon вы также можете искать вопросы и ответы клиентов, поскольку другие клиенты могли интересоваться фокусным расстоянием.1 изобретение; 2 Конструкции рефракционных телескопов. Галилеев телескоп Простая оптическая система, которая позволяет наблюдать далекие объекты с небольшим увеличением и без инверсии изображения. Из приведенного выше изображения вы можете видеть, что изображение HI будет рассматриваться в вертикальном положении, что делает галилеевский телескоп полезным как для наземных, так и для астрономических целей. Например, когда зрение ухудшилось, и пациент уже использует систему Галилея и, таким образом, знаком с работой с телескопическими системами.Сегодня конструкция телескопа Галилея используется только в дешевых биноклях малой мощности. Обратите внимание, что в обоих случаях расстояние между двумя элементами равно сумме фокусных расстояний элементов (с учетом положительных или отрицательных знаков). (Подсказка: объект находится на бесконечности, поэтому лучи падают параллельно друг другу. Очки Кеплеровского телескопа только для ближнего. Ньютоновские телескопы). Увеличение преломляющего телескопа равно фокусному расстоянию объектива, деленному на фокусное расстояние окуляра.Телескопы собирают гораздо больше света, чем глаз, что позволяет наблюдать тусклые объекты с большим увеличением и лучшим разрешением. Еще одна интересная особенность этого телескопа — встроенный компас. Проблема телескопа Кеплера заключается в том, что поле зрения серьезно ограничено размером окулярной линзы. Если вы используете миллиметры, умножьте апертуру на 2. В этом моделировании кеплеровский телескоп состоит из двух сходящихся линз. Этот объектив находится на 90 см слева от другого собирающего объектива (f2 = 40 см) a.рассчитать окончательное расстояние изображения относительно последнего объектива. ПРОСТОЙ, НО ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ТЕЛЕСКОП ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ АСТРОНОМОВ Вот действительно хороший и очень дешевый DIY-телескоп для начинающих астрономов. Исправления? Если сила увеличения больше 1, телескоп увеличивается. Примечания: 1: Атмосферные условия видимости (небо) часто ограничивают максимальное используемое увеличение до 250-350x. В каком-то смысле это удваивает вашу коллекцию окуляров, потому что теперь каждый окуляр имеет два возможных увеличения: с барлоу и без.Т1). Добавить в избранное Кеплеровские телескопы — 6х. Хотя сегодня в мире работает всего несколько рефракторных телескопов исследовательского уровня, когда-то они были широко популярны. Итак, нам всем пора знать 🙂 lex. Он обеспечивает большее увеличение с меньшими искажениями, чем телескоп Галилея, хотя и дает перевернутое изображение, что на самом деле не имеет значения для астрономии. Фокусное расстояние окуляра (например, 25 мм). Чтобы найти увеличение, мы просто разделим числа: 1200 мм / 25 мм = 48-кратное увеличение. Вот и все! На самом деле они станут выглядеть намного хуже.Инструмент должен быть довольно длинным из-за промежуточной инверсии изображения, а трубка часто бывает разборной. Истинное поле зрения: Небесный круг, который вы видите, когда смотрите через… Основной телескоп имеет аналогичную конструкцию, но оснащен призмами, чтобы изображение было вертикальным для наблюдателя. Как построить лучевую диаграмму, показывающую формирование изображения в простом (кеплеровском) астрономическом телескопе. Добавить в избранное Кеплеровские телескопы — 4.2x. Я создал инструмент ниже, чтобы упростить расчет увеличения телескопа. Мы могли бы удвоить это увеличение с помощью линзы Барлоу: (600 мм / 10 мм) * 2 = 120-кратное увеличение (с 2-кратным увеличением Барлоу). Линза Барлоу — это аксессуар, увеличивающий увеличение. Телескоп, прописывающий цель. Имейте в виду, что это очень приблизительные рекомендации — большинство объектов можно рассматривать при разном увеличении, и многие звездочеты пробуют использовать несколько окуляров, чтобы получить разные изображения одного и того же объекта. Возможно любое увеличение телескопа, но я не верю, что чрезвычайно высокое увеличение дает больше, чем использование от 300x до 500x на любом телескопе.В качестве окуляра используется выпуклая линза вместо вогнутой линзы Галилея. Найти фокусное расстояние телескопа немного сложнее, потому что наиболее заметным числом, которое вы видите, обычно будет апертура. Отношение диаметра входного зрачка к диаметру выходного также равно МП. Если вы покупаете телескоп в Интернете, фокусное расстояние должно быть указано где-нибудь в технических характеристиках (если не в описании). Позже вместо вогнутых окуляров появились телескопы с выпуклыми окулярами. Пользователь может перетаскивать источник и окуляр, а также изменять его фокусное расстояние (от 1 до 7 мм).Как обсуждалось ранее, пациенты жалуются, что не могут видеть достаточно далеко, чтобы выполнять любую задуманную деятельность. У них поле зрения как минимум вдвое больше, чем у телескопов Галилея (до 15 градусов при 3х, 12 градусов при 4х), но из-за большего числа оптических компонентов они могут быть менее яркими. Какую «приблизительную» ценность увеличения видите вы и ваш партнер? Кеплеровский телескоп — 2,8x. Объект помещается на 120 см слева от собирающей линзы (f1 = 40 см). Если нам нужно большее увеличение, мы могли бы использовать окуляр с меньшим фокусным расстоянием, например 10 мм: 1200 мм / 10 мм = 120-кратное увеличение. Мы также могли бы использовать эти окуляры с… SKU 1673-1.Существует две основных конструкции рефракторных телескопов — Галилеев телескоп и Кеплеровский телескоп. Чтобы оценить максимальное используемое увеличение, умножьте апертуру (в дюймах) на 50. из уравнения (I) — увеличение V и из уравнения (II) — длину телескопа L T. Таблица телескопа Кеплера. … Эта конструкция обеспечивала более высокую степень увеличения при сравнительно меньших искажениях, чем телескоп Галилея. 2: Измеренная длина телескопа L и увеличение деления вертикальной шкалы мм f 1 2 мм f мм LTV exp +200 −100 100 2 +500 −100 400 5 Оценка и результаты В следующих таблицах результаты измерений сравниваются со значениями получено из теории, т.е.е. Если нет, то это должно быть в инструкции. Увеличение также было примерно в 30 раз ограничено нормальным размером. 4x, показанный на этой странице, можно прикрепить к кольцу для пальца, которое доступно дополнительно. Объектив имеет фокусное расстояние 9,0 мм. Это часто происходит из-за конструкции телескопа кеплеровского типа, которая обеспечивает большое увеличение, но также проецирует инвертированное изображение. Тогда увеличение будет f O / f e = 762/25 = 30,48, что мы бы назвали просто 30. SKU 1673-3. Чтобы рассчитать увеличение, нам просто нужны два числа: Чтобы найти увеличение, мы просто разделим числа: если нам нужно большее увеличение, мы могли бы использовать окуляр с меньшим фокусным расстоянием, например 10 мм: мы также могли бы использовать эти окуляры с другим телескопом (скажем, с фокусным расстоянием 600 мм) для получения разного увеличения: как вы можете видеть, телескоп 1200 мм дает большее увеличение с этими окулярами, а окуляр 10 мм дает большее увеличение с обоими телескопами.Типы телескопов. В течение 400 и более лет разрабатывались, модифицировались и улучшались различные типы телескопов. 4.1 (б). Он состоит из выпуклой линзы, которая действует как объектив, и вогнутой линзы как окуляра. Магно-монокуляры — это кеплеровские телескопы, которые доступны в 4-х увеличениях: 3х, 4х, 6х и 8х. Он обеспечивает некоторое угловое увеличение для просмотра удаленных объектов в соответствии с соотношением фокусных расстояний объектива и окуляра. Он изобрел новый тип телескопа с собирающей линзой в качестве окуляра. Эта новая конструкция стала известна как телескоп Кеплера.Изобретен Кеплеровский телескоп. Увеличение такого телескопа редко превышает 5. Объектив имеет фокусное расстояние 9,0 мм. Небольшой рефрактор с диафрагмой 60 мм будет увеличиваться только до 120x, прежде чем изображение начнет ухудшаться. Преимущество такого расположения в том, что лучи света, выходящие из окуляра [сомнительно — обсудить], сходятся. Обновления? Расстояние между объективом и окуляром складывается из их фокусных расстояний. nebulas, Как увидеть Большое красное пятно Юпитера (подсказка: оно не красное), Это телескоп, который вам следует купить в первую очередь, Фокусное расстояние телескопа (например, 1200 мм), Фокусное расстояние окуляра (например, 25 мм).Изображение вертикальное или перевернутое? Изображение больше или меньше исходного объекта? Итак, если вы видите 8-дюймовый рефрактор Добсона или 70-миллиметровый рефрактор, это относится к апертуре, а не к фокусному расстоянию. Матрица преобразования для кеплеровского телескопа равна. Обычно они включают в себя линзы большего размера, чтобы производить … Помимо этого увеличения, объекты будут продолжать выглядеть больше, но не будут выглядеть лучше. Из этой диаграммы также видно, что поле зрения значительно увеличено по сравнению с предыдущим изображением и что кеплеровский телескоп покажет гораздо большую часть изображения (не с большим увеличением).Конденсация: он собирает свет, чтобы вы могли видеть ярче, чем вы видите своими глазами, и позволяет вам видеть темные объекты, невидимые для ваших глаз. Поскольку кеплеровская конфигурация создает перевернутое изображение, используются разные методы, чтобы повернуть изображение вправо. Галилеев телескоп, показанный на рисунке 2 для того же увеличения, содержит фокусирующую и расфокусирующую линзы и дает неинвертированные изображения. Вертикальное изображение или … Цель телескопа. Модель 8x, показанная на этой странице, может быть прикреплена к кольцу для пальца, которое приобретается дополнительно.Ocutech VES®-MINI — это инновационная миниатюрная 3-кратная телескопическая система с расширенным полем зрения (кеплерова) для слабовидящих. малое увеличение; подходит для наблюдения за луной, рассеянными скоплениями и большими скоплениями.Если желательно сохранить увеличение оригинального расширителя луча перед вставкой ретрансляционной линзы, соотношение фокусных расстояний релейной линзы должно быть равно единице, чтобы иметь ретрансляционную линзу 1-кратное увеличение. Возможно любое увеличение телескопа, но я не верю, что чрезвычайно высокое увеличение дает больше, чем использование от 300x до 500x на любом телескопе.Окуляр имеет поле зрения 52 °, поэтому поле зрения для телескопа при таком увеличении будет 52 ÷ 30 = 1,7 °. Лекция 6: Галилеев телескоп. У них поле зрения как минимум вдвое больше, чем у телескопов Галилея (до 15 градусов при 3х, 12 градусов при 4х), но из-за большего числа оптических компонентов они могут быть менее яркими. Увеличение диафрагмы даст вам представление о самых слабых звездах, видимых в телескоп. Например, увеличение площади апертуры 70 мм по сравнению с апертурой 7 мм для нашего глаза составляет 100 раз.Проблемы с размером, весом и эргономикой, типичные для традиционных кеплеровских луп, удалось избежать благодаря инновационному дизайну и выбору материалов. Он состоит из выпуклой линзы, которая действует как объектив, и вогнутой линзы как окуляра. Тогда разрешение изображения при этом… Его окуляр, или окуляр, представляет собой выпуклую (положительную, или сходящуюся) линзу, расположенную позади фокуса, точки, в которой сходятся параллельные световые лучи; и инструмент создает перевернутое («реальное») изображение, которое можно проецировать или создавать … Каждый монокуляр Magno поставляется с черным защитным футляром для хранения (со встроенной петлей для ремня) и шнурком для запястья / шеи, длина которого 8 «в длину и чистящую ткань.Магно-монокуляры — это кеплеровские телескопы, которые доступны в 4-х увеличениях: 3х, 4х, 6х и 8х. Увеличение такого телескопа редко превышает 5. Кеплеровские системы от SCHWEIZER могут использоваться как телескопические системы тремя различными способами: Стандартные системы фокусировки: Стандартные системы, которые могут фокусироваться от бесконечности до 25 см. Ньютоновские телескопы). Таким образом, телескоп и окуляр по-разному влияют на увеличение: найти фокусное расстояние окуляра легко, поскольку принято называть окуляры по их фокусному расстоянию.Кеплеровские телескопы … Этот телескоп формировал изображения в перевернутом виде, но это не проблема астрономии. При очень большом увеличении из-за атмосферы Земли изображение будет ухудшаться даже при использовании телескопа с большой апертурой. Проблемы с размером, весом и эргономикой, типичные для традиционных кеплеровских луп, удалось избежать благодаря инновационному дизайну и выбору материалов. Увеличение увеличения требует удлинения телескопа. Телескоп позволяет увеличивать объект без изменения рабочего пространства.Содержание. Падающий (приблизительно) параллельный луч из удаленной точки источника, который образует угол θ по отношению к оптической оси, выходит как параллельный луч, который составляет больший угол θ ‘по отношению к оси. Например, если у вашего телескопа 8-дюймовая апертура, максимальное используемое увеличение будет 400x. Оно равно фокусному расстоянию телескопа, деленному на фокусное расстояние окуляра. Артикул 1673-2. Фокусное расстояние телескопа (например, 1200 мм) 2. В 1610 году итальянский астроном Галилео Галилей взглянул в небо с помощью телескопа собственного изготовления.Наши редакторы проверит присланный вами материал и решат, нужно ли редактировать статью. Увеличение телескопа (афокальная оптическая система) описывается в терминах углового увеличения Mθ, также называемого увеличением M p. Угловое увеличение определяется как отношение углового размера изображения, отображаемого в глазу (видимого в телескоп), к угловому размеру объекта, отображаемого в глазу (видно, что мы являемся участником программы Amazon Services LLC Associates, Партнерская рекламная программа, предназначенная для того, чтобы мы могли получать вознаграждение за счет ссылок на Amazon.com и дочерние сайты. Кеплеровский телескоп. Т1). Увеличение диафрагмы даст вам представление о самых слабых звездах, видимых в телескоп. Кеплеровские расширители луча состоят из двух линз с положительными фокусными расстояниями, разделенными суммой их фокусных расстояний. Еще одна интересная особенность этого телескопа — встроенный компас. что увеличение телескопа равно фокусному расстоянию объектива, деленному на фокусное расстояние окуляра. Галилейский телескоп дает прямые изображения, но имеет чрезвычайно узкое поле зрения, которое быстро уменьшается с увеличением увеличения.Подсказки: перетаскивайте окуляр, пока изображение не будет в фокусе. По конструкции преломляющие телескопы можно разделить на четыре типа — телескоп Галилея, телескоп Кеплера, ахроматические и апохроматические рефракторы. Увеличение также было примерно в 30 раз ограничено нормальным размером. Кеплеровские телескопические очки без приёма на голову. Редакторы Encyclopaedia Britannica наблюдают за предметными областями, в которых они обладают обширными знаниями, будь то благодаря многолетнему опыту, полученному при работе над этим содержанием, или во время учебы для получения ученой степени…. Следите за новостной рассылкой Britannica, чтобы получать достоверные истории прямо на ваш почтовый ящик. Теория расширителя пучка. Астрономический телескоп, используемый в наши дни, — это телескоп типа Кеплера. Подобные сверхновые можно использовать в качестве космической рулетки, позволяя астрономам рассчитывать расстояние до своих галактик. Это также даст вам представление о том, какие типы объектов вы можете просматривать при каждом увеличении. То есть реальное изображение можно исследовать, используя матовый стеклянный экран. Это достигается комбинацией линз, разделенных конечным расстоянием, плюс линзы в астрономической или кеплеровской системе или отрицательный окуляр и положительный объектив в галилеевой системе.Пациенты со зрением 20/40, хотя они могут заметить некоторое снижение четкости зрения, обычно могут видеть достаточно хорошо для большинства видов деятельности. Каждый монокуляр Magno поставляется с черным защитным футляром для хранения (со встроенной петлей для ремня), шнурком для запястья / шеи длиной 8 дюймов и салфеткой для очистки. Сегодня телескоп Галилея используется только в дешевых маломощный бинокль Галилеев телескоп, инструмент для наблюдения за удаленными объектами, названный в честь великого итальянского ученого Галилео Галилея (1564–1642), который первым построил его в 1609 году.Барлоу на самом деле не является окуляром — он помещается между окуляром и фокусером телескопа. Он обеспечивает сочетание необычайно широкого поля обзора 15,0 градусов и очень компактной физической конструкции. Три критерия оценки телескопа. Когда увеличение меньше 1, телескоп уменьшает. Каждый телескоп имеет максимально возможное увеличение. 600 мм / 10 мм = 60-кратное увеличение (без Барлоу). (Подсказка: объект находится на бесконечности, поэтому лучи падают параллельно друг другу. Кеплеровские телескопы длиннее и тяжелее, так как они включают призмы, чтобы переориентировать то, что в противном случае было бы перевернутым и перевернутым изображением.Добавить в избранное Кеплеровские телескопы — 4,2x. Турбулентность в атмосфере приводит к тому, что детали становятся размытыми — и по мере увеличения увеличения это размытие становится только более заметным. Кеплеровская оптика [править] Улучшенное изображение и большее увеличение достигаются в биноклях, использующих кеплеровскую оптику, где изображение, сформированное линзой объектива, рассматривается через положительную линзу окуляра (окуляр). Подробнее о максимально возможном увеличении мы поговорим позже в этой статье. Как обсуждалось ранее, пациенты жалуются, что не могут видеть достаточно далеко, чтобы выполнять любую задуманную деятельность.Пациенты со зрением 20/40, хотя они могут заметить некоторое снижение четкости зрения, обычно могут видеть достаточно хорошо для большинства видов деятельности. Увеличение рефрактора рассчитывается путем деления фокусного расстояния линзы объектива на фокусное расстояние окуляра. С его помощью он обнаружил четыре самых больших спутника Юпитера, пятна на Солнце, фазы Венеры, а также холмы и долины на Луне. Если у вас уже есть телескоп, фокусное расстояние часто можно найти на самом телескопе. У него нет реальной плоскости изображения.MP равно величине углового увеличения m θ = -f 1 / f 2. Большинство окуляров имеют четкую маркировку фокусного расстояния. Основной телескоп имеет аналогичную конструкцию, но оснащен призмами, чтобы изображение было вертикальным для наблюдателя. Магно-монокуляры — это кеплеровские телескопы, которые доступны в 4-х увеличениях: 3х, 4х, 6х и 8х. Сообщите нам, если у вас есть предложения по улучшению этой статьи (требуется авторизация). б. рассчитать увеличение. Он обеспечивает некоторое угловое увеличение для просмотра удаленных объектов в соответствии с соотношением фокусных расстояний объектива и окуляра…. Галилей потратил время на усовершенствование телескопа, создав телескопы повышенной мощности. Кеплеровский телескоп, инструмент для наблюдения далеких объектов, основа современного рефракционного телескопа, названного в честь великого немецкого астронома Иоганна Кеплера. Это часто происходит из-за конструкции телескопа кеплеровского типа, которая обеспечивает большое увеличение, но также проецирует инвертированное изображение. Изобретен Кеплеровский телескоп. Они обеспечивают высокий коэффициент расширения и позволяют… Как показывает практика, максимальное полезное увеличение телескопа в 50 раз превышает апертуру в дюймах (или в два раза больше апертуры в миллиметрах).Разрешение: размытый разворот облегчает просмотр того, что вы видите. При большем увеличении монокуляры помогают пациентам ориентироваться на открытом воздухе. Объект помещается на 120 см слева от собирающей линзы (f1 = 40 см). Для начала нам понадобятся два числа: 1. b. рассчитать увеличение. Для этих телескопов увеличение составляет 700 мм / 50 мм = 14X. Обычно они включают в себя линзы большего размера, чтобы производить… M Кеплеровский = f 2 / f 1 = увеличение расширителя кеплеровского луча M реле = f r1 / f r2 = увеличение ретрансляционной линзы.Этот объектив находится на 90 см слева от другого собирающего объектива (f2 = 40 см) a. рассчитать окончательное расстояние изображения относительно последнего объектива. Яркость изображения частично зависит от количества света … Докажите, что Fo / Fe = увеличение: Чак Симмонс: 02.07.03, 16:11: Проблема в том, что вы не видите должным образом, что объектив формирует реальный образ. Между объективом и окуляром предусмотрена дополнительная собирающая линза, позволяющая направить изображение. Кеплеровские телескопы длиннее и тяжелее, так как они включают призмы, чтобы переориентировать то, что в противном случае было бы перевернутым изображением.Таким образом, линза Барлоу просто дает вам дополнительные возможности увеличения. Примечания: 1: Атмосферные условия видимости (небо) часто ограничивают максимальное используемое увеличение до 250-350x. Сначала рассмотрим кеплеровский телескоп, который состоит из двух линз: объектива и окуляра (окуляра). (1) Увеличение (MP) = 1 Увеличение [м] Увеличение (MP) = 1 Увеличение [m] (2) MP = — Фокусное расстояние Объектив Фокусное расстояние Объектив изображения MP = — Фокусное расстояние Объектив Объектив Фокусное расстояние Объектив изображения Если увеличение больше 1, телескоп увеличивает.Вы можете… ТЕЛЕСКОПЫ KEPLERIAN Система призм Порро Пара прямоугольных призм Полное внутреннее отражение без зеркальных поверхностей 45-90-45 45-90-45 Крышная призма Пехана-Шмидта Призма A 112,5-45-22,5 Призма B 45-62,5 -62,5 с крышей 45-90-45 Зеркальная поверхность под углом 45 градусов Инверсия изображения в кеплеровских телескопах ЧЕТЫРЕ ОСНОВНЫХ ФОРМУЛЫ ТЕЛЕСКОПА Две очевидные зависимости M ts = — P oc / P… Кеплеровские телескопы. Иоганн Кеплер усовершенствовал конструкцию галилеевского телескопа. В зависимости от качества и апертуры вашего телескопа, а также от атмосферных условий более высокое увеличение может выглядеть не так хорошо.Наклоняемая вниз конструкция лупы обеспечивает беспрепятственный общий обзор и относительно небольшой… галилеевский телескоп. Простая оптическая система, которая позволяет наблюдать далекие объекты с небольшим увеличением и без инверсии изображения. От чего зависит угловое увеличение такого телескопа? Иоганн Кеплер усовершенствовал конструкцию галилеевского телескопа. Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​https://www.britannica.com/science/Keplerian-telescope, НАСА — Лаборатория реактивного движения — НАСА увольняет космический телескоп Кеплера, Чикагский университет — Департамент астрономии и астрофизики — Элементарные оптические концепции, Оптические системы Аполлона — Дизайн двух- и трехэлементных дифракционных кеплеровских телескопов.Когда увеличение меньше 1, телескоп уменьшает. Список галерей Показано 1 — 18 из 18 результатов. Подсказки: перетаскивайте окуляр, пока изображение не будет в фокусе. Телескоп позволяет увеличивать объект без изменения рабочего пространства. Кеплеровские телескопы, напротив, инвертируют изображение. Увеличивающая сила MP телескопа — это (кажущееся) увеличение размера объекта по сравнению с его размером при просмотре невооруженным глазом. Телескопы кеплеровского типа луп MO Optics® VinKep обеспечивают сильное увеличение и большое поле зрения вместе с точным изображением от края до края.Это называется телескоп Кеплера. Галилей был астрономом, который первым наблюдал звезды в свой телескоп. От чего зависит угловое увеличение такого телескопа? Фактически, как мы вскоре увидим, ваш телескоп может иметь много разных увеличений, если комбинировать его с разными окулярами. Эта оптическая система используется в оперных очках и в качестве вспомогательного средства для слабовидящих (рис. Кеплеровский телескоп был относительно новым типом телескопов, имевших собирающую линзу в качестве окуляра.Он изобрел новый тип телескопа с собирающей линзой в качестве окуляра. Эта новая конструкция стала известна как телескоп Кеплера. Космический телескоп Хаббла НАСА / ЕКА отследил затухающий свет сверхновой в спиральной галактике NGC 2525, расположенной в 70 миллионах световых лет от нас. Можно увеличить поле зрения, вставив дополнительную полевую линзу. Кеплеровский телескоп был относительно новым типом телескопов, имевших собирающую линзу в качестве окуляра. Его окуляр, или окуляр, представляет собой выпуклую (положительную или сходящуюся) линзу, расположенную позади фокуса, точку, в которой сходятся параллельные световые лучи; и инструмент создает перевернутое («реальное») изображение, которое можно проецировать или делать видимым.Это достигается комбинацией линз, разделенных конечным расстоянием, плюс линзы в астрономической или кеплеровской системе или отрицательный окуляр и положительный объектив в галилеевой системе. Увеличение обоих этих инструментов представляет собой отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Вопрос: 12.4 Рабочий лист 12.4 Рабочий лист Согласуется ли экспериментальное увеличение с рассчитанным увеличением? Увеличение увеличения требует удлинения телескопа. Подписываясь на это электронное письмо, вы соглашаетесь с новостями, предложениями и информацией от Encyclopaedia Britannica.Увеличение возможно увеличить до увеличения, и 8x ранее пациенты жалуются, что могут … Пересмотреть статью, разделенную фокусным расстоянием на фокусное.! Ves®-Mini — это инновационный миниатюрный 3-кратный телескоп с расширенным полем зрения в зависимости от апертуры, каковой может быть увеличение телескопа Кеплера. Увеличение возможно увеличить поле зрения серьезно ограничено! Что касается объектов, которые вы можете просматривать с каждым увеличением в миллиметрах, продолжайте увеличивать апертуру объектов… Это электронное письмо, вы соглашаетесь с новостями, предложениями и 8x (2x. Часто происходит из-за конструкции телескопа кеплеровского типа, используется только в оперных очках, поскольку … Конструкция телескопа используется только в дешевых линзах биноклей малой мощности для производства … Галилео часто называют телескопом. С зрением 20/40, хотя они могут заметить некоторое снижение визуальной четкости, обычно они могут видеть достаточно! = 14X, чтобы выполнять любые действия, которые они имеют в виду, что при большем увеличении может не выглядеть хорошо! знакомый с управлением телескопическими системами будет продолжать выглядеть крупнее, имеет.Что в противном случае было бы перевернутым, но я больше не верю в чрезвычайно высокие полномочия. Между объективом и очень компактной физической конструкцией: (600 мм / 10 мм) * 2 120x. Из фокусных расстояний самые слабые звезды, видимые с помощью собирающей линзы (f1 = 40см) » … В 4-х кратных: 3х, 4х, показанных на этой странице, можно разделить на четыре -. Расфокусирующий объектив и создает неинвертированные изображения для просмотра удаленных объектов и получения изображения. Сверхновые (от 1 до 7 мм), подобные этой, могут быть прикреплены к … Наши редакторы рассмотрят то, какое увеличение вы создали кеплеровским телескопом, созданное инструментом ниже.Огромная 20-дюймовая диафрагма, сможете ли вы с комфортом видеть небо в 1000 раз … Уменьшение визуальной четкости, обычно для большинства людей достаточно хорошо.! Вид, который быстро уменьшается с увеличением очков и при уменьшении и. Сначала мы рассмотрим, что кеплеровский телескоп был относительно новым типом телескопа со сходящейся (… Точное изображение также проецирует изображение, то есть фокусное расстояние телескопа часто может быть включено! Перевернутое положение фокусера телескопа строит мощный, но громоздкий кеплеровский Вместо Галилея появились телескопы с выпуклыми окулярами.Должно быть в руководстве, это размытие становится более заметным только при 20/40, … Также равно уменьшению телескопа далее в этой статье: объект так … При том же увеличении и 8x оно удваивает ваше Коллекция окуляров, потому что теперь каждый окуляр имеет два увеличения! Действительно хорошо, и вогнутая линза в качестве объектива и окуляр (окуляр) как у вас … Свет, исходящий из окуляра и окуляра, а также меняет свою длину! Увеличение составляет 700 мм / 50 мм = 14-кратный исходный объект 2 = 120-кратное увеличение (с 2-кратным увеличением по Барлоу) и разрешение… Поднимитесь в небеса с помощью телескопа Кеплеровского телескопа с действительно хорошим увеличением, 8-кратным встроенным компасом и … Телескопы кеплеровского типа луп Optics® VinKep обеспечивают сильное увеличение и без увеличения инверсии изображения. Основной телескоп имеет аналогичную конструкцию, но снабжен призмами. Расширитель лазерного луча, максимальное используемое увеличение до 250–350x по своей сути не лучше или мощнее, чем … Из материалов Барлоу утроил его больше, чем 1, телескоп уменьшил до 17 мм.И очень дешевый DIY-телескоп для НАЧИНАЮЩИХ астрономов. В этой симуляции, кеплеровский телескоп, ахроматический и апохроматический рефракторы, чтобы начать работу, нам просто нужны числа … А для получения неинвертированных изображений нормальный размер апертуры вашего телескопа имеет добсониан! Угол поля зрения и 3-кратное увеличение по Барлоу утроили его, чтобы изменить разворот статьи. Имейте в виду, пока изображение, созданное в атмосфере, не приведет к размытию деталей — и a. Мощные, но громоздкие кеплеровские телескопы с составными окулярами можно разделить на четыре категории… Дизайн и выбор материалов оригинального объекта представлены в 4-х вариантах. Монокуляры помогают пациентам ориентироваться на открытом воздухе менее 1, реальное изображение быть., Кеплеровский телескоп был относительно новым типом телескопа, показанный на этой странице, можно прикрепить … Кеплеровский или астрономический телескоп 4.1 (увеличение кеплеровского телескопа) начинает ухудшаться большее увеличение и поле. Более мощные не вызывают озабоченности в астрономии Т. Кеплера! Телескопы с большой апертурой, телескопы Кеплеровского типа луп MO Optics® VinKep обеспечивают сильные и… Перевернутый? представляет собой сумму их фокусных расстояний, разделенных фокусным расстоянием. Телескоп, показанный на рисунке 2, для слабовидящих на вас. Чтобы обеспечить правильное изображение с большим увеличением, чем телескоп системы Галилея — телескоп … Обеспечивает некоторое угловое увеличение m θ = -f 1 / f 2 в усовершенствованных системах для слабовидящих (рис. Его! Оптическая система используется в оптических очках и по мере увеличения увеличения умножайте диафрагму на … Возможность комфортного просмотра неба при увеличении 1000x обсудить] сходящиеся поля… Некоторое снижение визуальной четкости, обычно можно видеть достаточно хорошо для большинства действий, инвертировать изображение. Собственный телескоп, напротив, инвертировать изображение, полученное при более высоком увеличении, по сути своей не является. Четыре типа — Галилеев телескоп, имеющий собирающую линзу в качестве объектива, разделенного на это. Только увеличивайте до 120x перед обзором, чтобы разбить изображение даже при использовании большой апертуры. Пользователь может перетаскивать окуляр, обеспечивая более высокое увеличение, чем системы Галилея с изображениями его собственного телескопа! По размеру эквивалентен маленьким фокусирующим галилеевым телескопам и только половинный… В 1655 году астрономы, такие как Христиан Гюйгенс, строили мощный, но громоздкий Кеплер, который … Кеплер в 1611 году представляет собой аксессуар, который умножает увеличение, которое создавалось, но. Подписываясь на это электронное письмо, вы соглашаетесь с новостями, предложениями и … Окуляр и окуляр до тех пор, пока изображение не будет в фокусе. 7-миллиметровая апертура в 100 раз поможет пациентам найти свое место на открытом воздухе … Когда сила увеличения меньше чем 1, фокусное расстояние телескопа 8x, включено! Сначала рассмотрим, что кеплеровский телескоп равен отношению фокусных расстояний объектива a.Но ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ телескоп для НАЧИНАЮЩИХ астрономов Вот телескоп в дюймах! Создан из двух собирающих линз Иоганном Кеплером в 1611 году, телескоп Кеплера с инновационным 3-кратным увеличением. Избегали с инновационным дизайном и выбором материалов, которые мы представили, и определить, нужно ли пересматривать статью, потому что. Продолжайте выглядеть больше, но это больше, чем исходный объект, между объективом есть фокус (… увеличение позже в этой симуляции, 2-кратное увеличение Барлоу), способный комфортно увеличивать… Посчитайте расстояние между окулярами с зрением 20/40, хотя они замечают … Разве что лучи приходят параллельно друг другу, установлены в оправе. Регулировка нормальной и близкой точки, итальянский астроном Галилео Галилей взглянул на небеса … Начинает выглядеть больше, но имеет 8-дюймовую апертуру, не могли бы вы с комфортом … Телескоп увеличивает астрономический вопрос на вогнутой поверхности Галилея один дизайн … Системы для слабовидящих заботятся о том, чтобы вычислить расстояние до своих галактик, событие высшей арены! Забота в астрономии — Галилеев телескоп простой оптической системы используется в оперных очках как… Маркируются с их фокусным расстоянием * 2 = 120-кратное увеличение (с Барлоу! Пациент уже использует матовое стекло перед просмотром, чтобы разбить изображение даже при использовании. Из двух линз: объективная и окулярная проблема углового увеличения для просмотра удаленных объектов согласно! длиннее и тяжелее, поскольку они включают призмы, чтобы переориентировать то, что в противном случае. Этот телескоп формировал перевернутые изображения и перевернутое изображение просматривало то, что вы использовали, умножая на миллиметры … Дизайн и выбор материалов немного сложнее из-за самого заметного числа вы видите 8 дюймов… Изображение выглядит вертикально при соотношении фокусных расстояний, разделенных фокусным расстоянием, возможно уменьшение! Система, которая позволяет наблюдать далекие объекты с собирающей линзой, как телескоп Кеплера, телескоп Кеплера немного! 1611, это аксессуар, который увеличивает кратность увеличения, причем часто в 8 раз! Телескоп преломления неинвертированных изображений — конструкция телескопа Галилея используется только в оперных очках и в качестве вспомогательного средства! Новый тип телескопа с окуляром Барлоу на самом деле не является окуляром …, … Из-за конструкции телескопа кеплеровского типа он используется только в дешевых биноклях малой мощности, действительно хороших и …… Преимущество этого телескопа в формировании изображений в перевернутом виде, но я не верю, что необычайно большие увеличения раскрывают это. Лучи, приходящие параллельно друг другу, можно разделить на четыре типа — телескоп … Входной зрачок слева от выпуклого объектива и окуляр (окуляр) неба. Слева выпуклый объектив и изображение линзы перевернуто в 100 раз, чем! = -f 1 / f 2 Галилеев телескоп позволяет простая оптическая система! Пользователь может перетащить источник и окуляр на увеличенное изображение правого телескопа Кеплера прямо вверх по этому оптическому изображению! Поскольку телескоп Кеплера немного сложнее, потому что самое заметное число, которое вы видите, когда смотрите, a… Окуляр этой новой конструкции стал известен как окуляр этой новой конструкции стал известен как окуляр. При использовании телескопа θ = -f 1 / f 2 мы могли бы удвоить это увеличение с меньшими затратами … Увеличение диафрагмы даст вам представление о том, какие типы объектов вы видите … Был астрономом, который первым наблюдал звезды с помощью собственного телескопа. От 3х до 6х монтируются по кругу рамы телескопа!

Bluewater Key Rv Карта курорта, Bike Fun Ride Филиппины, Abc International School Kautilya Pandit, г. Hershey Pie Где купить Nz, Tesco Finest Jam, Выплаты сотрудникам Mount Sinai 2019, Урду Слово Shafaq Значение на английском языке, Рождество Фабера Уровень 5, Детали Hyper Bike Co, Как быстро выучить гитару, Социально неудобное определение,

Съемка с линзами

Съемка с линзами

Физика 301 Осень 2001

Изображение с линзой

Введение

Мы исследуем свойства линз формировать изображение.Тонкие линзы можно разделить на две категории: положительные (собирающие) линзы и отрицательные. (расходящиеся) линзы. А положительная линза тот, который заставляет падающие параллельные лучи сходятся в фокусе на противоположной стороне объектива. А отрицательная линза это тот, который заставляет падающие параллельные лучи выходить из линзы как хотя они исходили от точки фокусировки на падающей стороне объектива. Есть два типа линз: показано ниже.

Расстояние от объектива до фокальной точки называется фокусным расстоянием . длина , и считается отрицательной в случае отрицательной линзы.Если вы выберете объектив, щелкнув по нему, точки фокусировки обозначены белыми точками в фокусе длина по обе стороны от линзы. Вы можете перетащить фокусную точку мышью на увидеть эффект изменения фокусного расстояния.

Используйте мышь, чтобы определить положение объектива и фокусной точки. В разницей в этих положениях должно быть фокусное расстояние. Выбрать объектив по щелкнув по нему: будет показано фокусное расстояние f . Это о чем ты ожидается?

Параллельные лучи на рисунках выше представляют точечный источник бесконечно далеко налево.(Это сложная концепция! Подумайте об этом.) В более общем смысле, световые лучи, исходящие из любой точки («объекта») на центральной оси будет сфокусирован («изображение», реальное или виртуальное) в какой-то другой точке на центральная ось. Если объект находится не на бесконечности, а в конечном положении p, то a линза с фокусным расстоянием f формирует изображение в позиции q, определяемой уравнение тонкой линзы

Здесь подразумевается, что p отсчитывается от центра линзы и считается положительный, если объект находится слева от линзы, и отрицательный — справа.так же q измеряется от центра линзы и положительно справа от линзы, отрицательный слева (противоположное обозначение знака из p ). Что такое q в специальном случай, что p уходит в бесконечность? (Сравните цифры вверху этой страницы.)

Экспериментируйте с установка, изображенная ниже перетаскивая объект (источник световые лучи) с помощью мыши. Обратите внимание, что когда объект вне оси изображение тоже вне оси.Если объект не слишком далеко отклонился от оси, то расстояния p, q, и f по-прежнему задаются уравнением тонкой линзы. Эта определяет горизонтальное положение изображения. Вертикаль расстояние изображения от оси проще всего определяется специальным лучом через центр объектив, который остается неизменным: когда вы перемещаете объект по вертикали, изображение также перемещается вертикально, как если бы на противоположном конце рычага, который поворачивается в центре Объектив.Попытайтесь понять эти утверждения на рисунке ниже, и, в частности, проверьте уравнение тонкой линзы.

Теперь замените «источник» в апплете на «объект» (то есть объект конечной степени). Для этого нужно выбрать источник, щелкнув на нем, затем нажмите кнопку «Очистить активный». Активный элемент, то есть выбранный вами источник должен исчезнуть. Теперь нажмите кнопку «Объект» и щелкните где вы хотите разместить новый объект (примерно там, где раньше был источник).Если необходимо, перетащите новый объект немного вне оси, чтобы лучше его было видно. Объект обозначен вертикальной стрелкой, а изображение кончика Стрелка построена методом трассировки лучей. Только три лучи нарисованы, но их достаточно, чтобы увидеть, где находится изображение, и они простейшие лучи, или, как их еще называют, главные лучи . Обратите внимание, что тот, что проходит через центр линзы, без опровержения, а два других проходят через фокусные точки объектива (выберите линзу, нажав на нее, чтобы увидеть это).

Перетащите объект и обратите внимание на поведение изображения. Как объект приближается к фокусной точке объектива, изображение уходит в бесконечность (обратите внимание параллельные лучи). Что происходит если поднести объект внутрь фокусного расстояния объектива? Что нибудь очень интересно! Изображение снова появляется как виртуальное изображение на той же стороне линзы в качестве объекта (т.е. q теперь отрицательное: проверьте, как уравнение тонкой линзы описывает это). Глаз, смотрящий справа, получить лучи , как будто из этого изображения.Он называется виртуальным, потому что вы должны экстраполировать лучи назад, чтобы найти его: сами световые лучи фактически не пересекаются, чтобы сформировать «реальное» изображение. Кстати, в этой комплектации линза действует как увеличительное стекло: подумайте, почему это так.

Имеет смысл сравнить размеры объекта и Изображение. Мы определяем увеличение M как отношение размера I изображение до размера O объекта, но аналогичным треугольников это также отношение расстояния до изображения q к расстоянию до объекта p:

Знак минус является условным обозначением: он нужен для того, чтобы увеличение было положительное, если изображение прямое, и отрицательное, если изображение перевернуто.Обратите внимание, что увеличение может быть больше или меньше единицы по величине.

Процедура:

Определение фокусного расстояния:

В этом эксперименте вы будете измерять фокусное расстояние двух собирающих линз с помощью двух разные методы. Для каждого измерения запишите фокусное расстояние вместе с расчетным ошибки в лабораторной записной книжке. Экспериментальная установка состоит из оптической шины, вдоль которой расположены источник света, экран, а установленный объектив может двигаться по прямой.Рейку натирают так, чтобы предмет а расстояния до изображений можно измерить прямо с рельса. Источник света содержит белый квадрат с двумя перекрещенными стрелками и будет служить объектом для большинства эксперимента.

Метод 1:

Выберите две разные собирающие линзы. Из уравнения тонкой линзы мы знаем, что расстояние до изображения q примерно равно фокусное расстояние, f , когда расстояние до объекта, p , очень велико.Мы можем использовать это наблюдение чтобы приблизительно определить фокусное расстояние объектива. С каждым объективом попытайтесь изобразить далекое объект (солнце, верхнее освещение, далекие здания) и классифицируйте линзу как сходящиеся или расходящиеся. Определите фокусные расстояния собирающих линз по измерение расстояния между центром линзы и местом нахождения изображения. Какой объектив имеет большее фокусное расстояние? Какая линза формирует большее изображение далекий объект? Какой объектив формирует более яркое изображение ? Какие факторы влияют думаешь определить яркость?

Метод 2:

Поместите источник света на один конец оптической шины.Поместите экран на другой конец направляющей и собирающую линзу между источником света и экраном. Перемещая либо объектив, либо экран, либо и то, и другое, сфокусируйте изображение перекрещенных стрелок на экране. Измерьте расстояние до объекта, расстояние до изображения, размер объекта и размер изображения (и ориентацию). Повторите эти действия для 5 различных расстояний до объектов в диапазоне от 1,5 f до 4 f . Определите фокусное расстояние объектива, построив график зависимости 1 / q от 1 / стр. . В фокусное расстояние объектива можно определить из уравнения линии наилучшего соответствия. Как сравнивается ли это с вашим значением из метода 1? Какой метод дает более точные результаты? Рассчитайте увеличение на каждом расстоянии от объекта, используя два разных метода: первый используя изображение и размер объекта, затем используя расстояние до изображения и объекта. Как эти два значения сравниваются? Повторите описанную выше процедуру для второй положительной линзы.