Свет на объектив: Свет для съемки. Светодиодное кольцо на объектив купить в Кемерово | Бытовая электроника

что это, и как их уменьшить?

Объектив создаёт блик, когда свет, не имеющий отношения к сформированному изображению, попадает в оптическую систему и достигает плёнки или цифрового сенсора. Зачастую он появляется в виде характерного многоугольника, количество сторон которого зависит от формы диафрагмы. Блики могут существенно снизить общий контраст изображения и зачастую являются нежелательными дефектами, хотя некоторые типы бликов могут даже повысить художественность фотографии. Понимание природы бликов поможет вам их наилучшим образом использовать — или избежать — в финальном изображении.

Как это выглядит

Снимок вверху показывает предательские признаки бликов справа вверху, вызванные ярким солнцем за пределами кадра. Они принимают форму ярких многоугольников (обычно имеющих 5-8 сторон), вдобавок к ярким полосам и общему снижению контраста (см. ниже). Многоугольники могут варьироваться в размерах и порой оказываются настолько велики, что занимают значительную долю изображения.

Блики создаются объектами высокой яркости, причём сами объекты могут и не войти в кадр, а блики от них могут растянуться на всё изображение.

Блики могут принимать множество форм, в том числе многоугольники, яркие полосы и общее размытие (вуаль), как показано на примере выше.

Подоплёка: как это происходит

Практически все объективы, кроме наипростейших, состоят из нескольких «оптических элементов». Блики порождает свет вне пределов изображения, который вместо прохождения по предусмотренному оптическому пути отражается от оптических элементов внутри произвольное количество раз, прежде чем попасть на плёнку или цифровой сенсор.

Примечание: как показано выше, диафрагма находится за несколькими оптическими элементами.

Оптические элементы зачастую имеют различные антибликовые покрытия, которые призваны минимизировать блики, однако ни один многолинзовый объектив не может исключить их полностью. Источники света всё равно будут отражать малую долю своего света, и этот отражённый свет будет виден как блики в областях, где он окажется сравнимым по интенсивности со светом, отразившимся от снимаемого изображения.

Блики в форме многоугольников вызваны светом, который отражается от внутренних поверхностей объектива, как показано выше.

Хотя технически блики вызваны внутренними отражениями, чтобы они проявились, зачастую необходимы источники освещения высокой интенсивности.Такими источниками могут быть солнце, искусственное освещение или даже полная луна.Даже если в самом изображении отсутствуют интенсивные источники света, случайный свет может попасть в объектив, если достигнет его передней линзы. Обычно свет за пределами угла зрения не влияет на итоговое изображение, но если этот свет отразится, он может пройти непредусмотренным путём и попасть на плёнку/сенсор.В визуальном примере с цветами солнце не попало в кадр, но тем не менее вызвало серьёзные блики.

Уменьшение бликов с помощью бленды

Хорошая бленда может практически исключить блики от случайного света из-за пределов угла зрения. Внутренняя поверхность хорошей бленды сделана из абсолютно поглощающего материала, такого как фетр,и у неё нет загибов. Несмотря на то, что использование бленды кажется простым решением, в действительности большинство бленд недостаточно велики, чтобы заблокировать весь случайный свет. Это особенно проблематично при использовании 35 мм объективов на цифровых зеркальных камерах с «кроп-фактором», поскольку бленды в таком случае оказываются изготовленными для более широкого угла зрения. Вдобавок, бленды для вариобъективов (зумов) могут блокировать весь побочный свет только на наименьшем фокусном расстоянии.

Лепестковые бленды зачастую защищают лучше сплошных (круглых), потому что лепестковые бленды принимают во внимание соотношение сторон плёнки или сенсора цифровой камеры, в силу которого угол обзора по горизонтали и по вертикали отличается.

Если бленды не хватает, можно использовать несколько простых, но менее удобных методов. Рука или лист бумаги сбоку объектива со стороны источника света, порождающего блики, может имитировать эффект соответствующей бленды.

С другой стороны, сложно оценить, в какой момент эта псевдо-бленда случайно попадёт в кадр. Более дорогое решение, используемое многими профи, — это регулируемые тубусы. Это специальные бленды, которые способны менять свой размер для достижения точного соответствия углу зрения при заданном фокусном расстоянии.

Другим решением при использовании объективов и бленд 35 мм на цифровой зеркальной камере с кроп-фактором является покупка альтернативной бленды. Найдите бленду, разработанную для объектива с более узким углом зрения и совпадающим креплением. Один из общеупотребительных примеров такого подхода — это применение бленды EW-83DII с объективом Canon 17-40 f/4L вместо поставляемой в комплекте. Бленда EW-83DII работает как с кроп-фактором 1.6, так и (неожиданно) c 1.3, поскольку она была разработана для объектива 24 мм на полнокадровой камере 35 мм. Несмотря на то, что она улучшает защиту от побочного света, тем не менее в зумах это справедливо только для самого широкого угла обзора.

Несмотря на все вышеописанные меры, идеального решения не существует. В действительности бленды не могут абсолютно исключить побочный свет, поскольку идеальная бленда должна была бы протянуться вплоть до удалённого объекта, строго по углу зрения.

К сожалению, чем больше бленда, тем лучше — по крайней мере с точки зрения блокирования света. При этом нужно удостовериться, что бленда не блокирует свет от собственно изображения.

Влияние типа объектива

В целом, фиксы или простые объективы (с неизменяемым фокусным расстоянием) менее подвержены бликам, чем зумы или вариобъективы. Помимо потребности в различных блендах для разных фокусных расстояний, более сложные вариобъективы зачастую обязаны иметь больше оптических элементов. Тем самым в них есть больше внутренних поверхностей, от которых свет может отразиться.

Широкоугольные объективы часто разрабатываются более устойчивыми к бликам от источников яркого света, в-основном потому, что производитель сознаёт, что у солнца есть много шансов оказаться в поле зрения объектива или вблизи от его границы.

В современных объективах высшего класса обычно применяют лучшие антибликовые покрытия. Некоторые старые объективы Leica и Hasselblad не имеют никаких специальных покрытий, и потому могут бликовать весьма существенно даже при мягком свете.

Минимизация бликов выбором композиции

Блики находятся под абсолютным контролем фотографа, поскольку их наличие зависит от того, куда направлен объектив, и что входит в кадр.

Несмотря на то, что фотографам никогда не нравится приносить свои художественные замыслы в жертву техническим причинам, существуют определённые композиционные решения, которые могут быть весьма эффективны в минимизации бликов. Лучшими являются те решения, в которых художественный замысел объединяется с техническим качеством.

Один из эффективных методов состоит в размещении объектов в кадре так, чтобы они частично или полностью перекрывали любые бликующие источники света. На снимке справа показано, как ствол дерева частично заслонил уличный фонарь во время длинной экспозиции.

Даже если проблемный источник света не находится в кадре, съёмка с позиции, где он перекрыт, тоже может уменьшить блики.

Наилучшим решением является, разумеется, оставить источник проблемного света позади, хотя это обычно либо слишком ограничивает композицию, либо просто невозможно. Даже небольшое изменение направления объектива может изменить как минимум положение и количество бликов.

Визуализация блика при предпросмотре глубины резкости

Положение и общий вид бликов меняется в зависимости от степени раскрытия диафрагмы. Видоискатель зеркальной камеры показывает вид кадра только при максимально открытой диафрагме (чтобы обеспечить максимальную яркость изображения), посему видоискатель не показывает, какими будут блики после экспозиции. Для оценки того, как блики будут выглядеть при других диафрагмах, можно использовать кнопку предпросмотра глубины резкости, но учтите, что изображение в видоискателе при этом значительно затемнится.

Кнопка предпросмотра глубины резкости обычно находится внизу у крепления объектива, и её нажатие позволит получить представление о полосах и многоугольниках в итоговом изображении.

Даже эта кнопка не даст полного представления о том, каково будет итоговое изображение, поскольку блики зависят ещё и от длины экспозиции (подробнее об этом позже).

Прочие замечания

Фильтры, как и элементы объектива, должны иметь хорошее антибликовое покрытие, чтобы уменьшить блики. Недорогие защитные, поляризующие и нейтральные фильтры могут увеличить блики, добавив дополнительные отражающие поверхности.

Если избежать бликов было невозможно, и они породили размытие (из-за появления вуали), уровни и локальное повышение контраста могут помочь восстановить контраст.

свет проходит через объектив. Цифровая фотография. Трюки и эффекты

Читайте также

Этап 1: Доставка информации и оформления

Этап 1: Доставка информации и оформления На этом этапе разработчики должны сделать все возможное, чтобы не замедлить скорость загрузки страницы. Фактически идет речь об ускорении первой стадии загрузки. Наиболее важными методами здесь является сжатие (gzip) текстовых

Этап 4: Предупреждаем действия пользователя

Этап 4: Предупреждаем действия пользователя Если после посещения главной страницы большинство пользователей попадают внутрь сайта, то логично будет после полной загрузки главной страницы запрашивать стили и скрипты, применяемые на других страницах сайта. Для

7.4.1. Передача данных через параметры и через глобальные объекты

7.4.1. Передача данных через параметры и через глобальные объекты Различные функции программы могут общаться между собой с помощью двух механизмов. (Под словом “общаться” мы подразумеваем обмен данными.) В одном случае используются глобальные объекты, в другом –

Начальный этап работы

Начальный этап работы Всем, даже начинающим пользователям, понятно, что для успешной работы с видео мало подключить устройство и запустить программу захвата кадров. Чтобы, как говорится, процесс пошел, необходима установка драйвера.Выше уже было сказано, что

Этап первый – зарождение

Этап первый – зарождение Хотя традиционно считается, что первые наблюдения о взаимосвязи почерка с характером были сделаны тысячелетия тому назад, систематически заниматься этими вопросами стали гораздо позже. По-видимому, рост общей грамотности также сыграл свою

Этап четвертый – «фельетонная эпоха»

Этап четвертый – «фельетонная эпоха» Этот этап истории графологии, который переживается сегодня, мы назвали вслед за Германом Гессе «фельетонной эпохой». В последние десятилетия нет новых исследований, движущих графологию вперед. Большинство фундаментальных книг

Дмитрий Шабанов: Кто проходит через фильтр? Дмитрий Шабанов

Дмитрий Шабанов: Кто проходит через фильтр? Дмитрий Шабанов Опубликовано 23 ноября 2011 года Наверное, надо объяснить читателям, кто такой Слюсарчук. ..Речь идёт об одной персоне. Но хотя эти версии расположены рядом, они неравнозначны. Слева —

Камера и объектив

Камера и объектив Начиная работать с продажей фотографий на микростоках, ориентируйтесь на камеру, имеющую в своих характеристиках более 4 мегапикселов, поскольку сегодня это минимальное требование к принимаемым фотографиям. И не забывайте, что практически все

4.2. Этап 2: свет фокусируется на матрице, а камера (или фотограф) устанавливает параметры экспозиции

4.2. Этап 2: свет фокусируется на матрице, а камера (или фотограф) устанавливает параметры экспозиции Наверное, каждый пробовал сфокусировать солнечные лучи увеличительным стеклом, чтобы добыть огонь или хотя бы выжечь рисунок. Точно так же изображение фокусируется в

8.

2. Подключаться через телефон или через модем?

8.2. Подключаться через телефон или через модем? Вы можете использовать для подключения к телефону как мобильный телефон, так и EDGE/3G-модем. Какой вариант выбрать? Тут нужно решить, что для вас важнее — экономия или удобство. Ведь сотовый телефон есть у каждого и можно

Графический этап установки Windows

Графический этап установки Windows Прежде чем продолжить описание установки Windows XP, сделаю небольшое отступление. Если вы до этого не имели дела с компьютером и операционной системой Windows, то необходимо ознакомиться с базовыми принципами работы в операционной системе. Для

Предварительный этап развертывания PKI

Предварительный этап развертывания PKI Процесс развертывания PKI состоит из нескольких этапов, каждый из которых должен сопровождаться соответствующим документированием и проверками:1 Предварительный этап2 Проектирование. 3 Создание прототипа.4 Пилотный проект.5

Универсальный объектив

Универсальный объектив Такой объектив предназначен для повседневной съемки. Он может заменить несколько объективов с фиксированным фокусным расстоянием. Фокусные расстояния могут быть разными и смещенными в ту или иную сторону. Обычно фокусные расстояния

Широкоугольный объектив

Широкоугольный объектив Широкоугольные объективы (например, 17–40, 17–35, 16–35, 20–35 и т. д.) — это объективы с большим углом обзора, предназначенные для качественной съемки пейзажа, интерьеров и архитектуры (рис. 3.3). Наличие широкого угла у универсальных объективов

Базовые советы для съемки в условиях низкой освещенности

Практика

Базовые советы для съемки в условиях низкой освещенности

Крупное зерно, потеря резкости и в целом качества – обычные проблемы, если вы новичок, на площадке не хватает оборудования, а бюджет очень скромен. Рассказываем, как поступать в таких условиях

Если вы делаете первые шаги в кинематографе, у вас нет доступа к студийному свету и профессиональным камерам с большой фотографической широтой, то эти советы предназначены для вас.

 

Работайте с диафрагмой

Стандартная метафора, объясняющая, как работает диафрагма, это смеситель: чем больше вы открываете ваш кран (диафрагму), тем больше воды (света) через него проходит. Так что, если вам предстоит снимать в условиях недостаточного освещения, попробуйте использовать объектив с самой низкой апертурой, из тех, что вы можете достать, и откройте диафрагму на полную.

 

Повышайте ISO

Если завысить чувствительность, изображение, разумеется, станет светлее, но у этого простого решения есть изъян. Высокое значение ISO может привести к зернистому, мутному изображению. Так что рекомендуется заранее испытать вашу камеру в условиях максимально приближенных к «боевым» и выяснить, какие предельные значения чувствительности будут приемлемыми.  

 

Работайте с подсветками

Съемки интернет-сериала «Район тьмы»

Многие предпочтут купить дорогой светосильный объектив с максимальным относительным отверстием, а не потратить эти деньги на простенький комплект освещения. Хороший объектив – это, конечно, прекрасно, но задумайтесь, нужен ли он вам сейчас. За те же деньги вы можете получить несколько ламп, рассеивателей, фильтров, которые помогут создать качественное изображение и точно пригодятся вам во многих следующих проектах. 

 

Используйте свет, который уже есть на локации

Допустим, все потеряно – нет объектива с большой диафрагмой, настройки ISO губят картинку, а дополнительный свет не доступен. Тогда просто смените точку и переместитесь туда, где посветлее. Да, возможно, запланирована сцена в темной аллее или спальне. Но вот съемка началась, и вы понимаете, что изображение получается неважное. Не бойтесь поменять точку, мизансцену, крупность и активнее пользуйтесь тем освещением, которое уже есть на локации.  

Источник: nofilmschool.com

 

lens light — Russian translation – Linguee

If this yellowish glass were simply coated with a […] multi-layer coating like other lenses, light passing through the lens would have a slightly yellowish […] cast, producing a […] tinge of yellow in the white areas of pictures taken on colour film. software.canon-europe.com	Если на это желтоватое […] стекло нанесено такое же […] многослойное покрытие, как и на другие линзы, свет, проходя через линзу, желтеет и придает желтый […] оттенок белым областям […] на фотографиях, снятых на цветную пленку. software.canon-europe.com
In diese gruppe finden sie «Electrical System» Die haupt gruppe davon sind head lamp, head lamp adjusting motor, head lamp lens, head lamp frame, bulb, stop light, stop light lens, socket, protective cap, fog lamp, fog lamp lens, repair kit, step lamp, end-outline marking lamp, step signal lamp, reverse lamp, reflector, trailer lamp, battery, battery cover, battery cable, battery terminal, cable harness, trailar electric cable, rotating lamp usw. sampa.com.tr	Запчасти, которые находяться под групповым названием «Элкктрика» являются: Фара, Мотор регулировки фара, стекло фара, Кадр-Фара, Колба лампы, Задний фонарь, Стекло-задний фонарь, Розетка, Защитная крышка, Противотуманный фонарь, Стекло противотуманного фонаря, Ремонтный комплект, Лампа подножки, Лампа задного хода, Отражатель, Лампa прицепа, Аккумулятор, Крышка аккумулятора, Кабель аккумулятора, Клеммы аккумулятора, Кабельный жгут, электрический кабель прицепа, Лампочка маяка и т.д. sampa.com.tr
Shading the lens from this light with a lens hood cuts out the glare and improves […] your images drastically. sandisk.com	Защитив объектив от этого света блендой, вы сократите количество бликов и колоссально [. ..] улучшите результаты съемки. ru.sandisk.com
When light enters a lens, approximately 4-10% of the light is reflected back at each lens surface (glass-air boundary), resulting in significant light loss in photographic lenses constructed of several elements or more. software.canon-europe.com	Когда свет входит в объектив, около 4–10% света отражается на поверхности каждой линзы (на границе стекло-воздух), приводя к значительным световым потерям в объективах, состоящих из нескольких элементов. software.canon-europe.com
Because the light that enters the lens does not generate needless diffracted light, the DO lens succeeds in using almost all of this light as photographic light, making application to photographic lenses possible. software.canon-europe.com	Так как свет, входящий в линзу, не формирует нежелательных дифракционных лучей, линза DO использует почти весь свет как фотографический свет, что позволяет использовать ее в фотообъективах. software.canon-europe.com
A lens system collimates the light generated from an LED and focuses it onto a differential photocell. heidenhain.hu	Измерительный стержень жестко соединен с переключателем, который базируется в корпусе на трехточечной опоре. heidenhain.ua
This method employs a special paint on angled surfaces and joining […] surfaces where the lens elements are held in place by the lens barrel to stop light entering the lens from reflecting from these parts. software.canon-europe.com	В этом методе специальная краска […] наносится на угловые […] проверхности и соединительные поверхности в местах крепления линз, а не на весь тубус объектива, для остановки света, входящего в объектив [. ..] в результате отражения от этих частей. software.canon-europe.com
Free shipping HD rotation […] driving recorder comes with 140 ° ultra wide-angle lens and  two low—light night vision mode Candlelight. chinadigitalmall.com	Бесплатная доставка HD вращения […] вождения рекордер поставляется с ультра-широкоугольный объектив 140 ° и два низкой освещенности ночного видения […] режима свечах. chinadigitalmall.com
Infrared thermometers usually use a lens to focus infrared light from one object onto a detector called a thermopile. macbook-covers.net	Инфракрасные термометры обычно используют линзы сосредоточиться инфракрасный свет с одного объекта на детекторе называется […] термобатареи. macbook-covers.net
In the near future, the company plans to introduce lenses with various light distribution patterns. murata.co.uk	В ближайшем будущем компания планирует представить линзы с различными схемами распределения света. murata.co.uk
Having a short back focal length, […] i.e. having a short distance between the last group of lens elements and the sensor, allows the light that comes through the lens to reach the sensor at a right angle. fujifilm-x.com	Короткое заднее […] фокусное расстояние (т. е. расстояние между последней группой линз и матрицей) обеспечивает правильный угол прохождения света через объектив и его попадание на матрицу. fujifilm-x.com
Through this lens, the report sheds light on prevention measures […] to address the powerful and complex factors, along a supply/demand […] continuum, that increase vulnerability to trafficking. daccess-ods.un.org	Именно сквозь эту призму в настоящем докладе и анализируются […] меры предупреждения, призванные устранить мощные и сложные […] факторы в цепочке «предложение-спрос», которые повышают степень уязвимости с точки зрения торговли людьми. daccess-ods.un.org
With an 8x zoom lens, Full HD and the low—light skills of the HS System, the fashionably slim IXUS 230 HS is the perfect partner for nights out. canon.co.uk	C 8-кратным зум-объективом, видео в формате Full HD и возможностями съемки при низком освещении системы HS System элегантно тонкая IXUS 230 HS станет идеальным […] спутником для вечеринок. canon.am
The camera features our best-in-class f/2.0 lens, optimizing the experience for low—light, so your pictures will be great even when the lighting isn’t, such as dimly lit restaurants, indoor gatherings or at sunset. htc.com	Камера оборудована лучшим в классе объективом с диафрагмой f/2.0 специально для съемки при низкой освещенности. Фотографии всегда будут отличными, даже если свет слишком слабый — например, в ресторане, на встрече в помещении или на закате. htc.com
(b) In the case where the outer lens is non-textured the outer lens may be disregarded and the light emitting surface shall be as declared on the […] drawing, see Annex 3 daccess-ods.un.org	b) в случае нетекстурированных внешних рассеивателей внешние рассеиватели могут не учитываться и светоизлучающая поверхность соответствует указанной [. ..] на рисунке (см. приложение 3). daccess-ods.un.org
Lens-effect: transparent objects with convex shapes (e.g. shower gel bottles) can perform like a lens and allow too much light to be received by the sensor. industrial.omron.eu	Эффект линзы: прозрачные объекты […] выпуклой формы (напр. флаконы для геля для душа) могут выполнять функцию линзы и вызывать попадание слишком большого количества света на датчик. industrial.omron.ru
Revolutionary Photometric Design: The worlds first […] dedicated optical system(rectangular beam focusing lens): Reasonable control of the light distribution, spot rectangular bean pattern , and [. ..] ensure an ideal uniformity […] of brightness on the road surface, eliminate the glare and keep the LED lighting efficiency on a high level, no light pollution led-par-lamps.com	Революционная Фотометрический дизайн: первый […] в мире посвященный […] оптической системы (прямоугольный фокусировки пучка линзой): Разумное управление распределением света, определить прямоугольную модель боба, […] и обеспечить идеальную […] равномерность яркости по поверхности дороги, устранить блики и сохранить эффективность светодиодных осветительных на высоком уровне, нет светового загрязнения russian.led-par-lamps.com
(a) In the case where the outer lens is textured, the declared light emitting surface shall be all or part [. ..] of the exterior surface of the outer lens daccess-ods.un.org	а) в случае текстурированных внешних рассеивателей показываемая светоизлучающая поверхность относится ко […] всей или к части внешней […] поверхности внешних рассеивателей daccess-ods.un.org
the optiview are dedicated cycling sports glasses for riders who need prescription lenses whilst riding, but still […] want the convenience of being able to swap tinted lenses to adjust for changes in light conditions. bbbcycling.com	Спортивные очки для велосипедистов с проблемным зрением, кому нужна возможность […] установить оптические линзы с диоптриями и одновременно менять цвет линзы в зависимости от освещенности. bbbcycling.com
In 1856 a taller lighthouse was constructed, and in […] 1858 the Garden Key light’s lens was installed on a […] newer lighthouse on nearby Loggerhead […] Key after sailors complained that the Garden Key light was too far from the surrounding reefs to be effective. wdl.org	В 1856 году был […] построен более высокий маяк, а в 1858 году линза маяка на […] Гарден-Ки была установлена на более новом маяке […] на Логгерхед-Ки, поскольку моряки жаловались на слишком большую удаленность маяка на Гарден-Ки, который не был виден с прибрежных рифов. wdl.org
At this stage, a simulation of light passing through the lens is performed and the minimum [. ..] number of elements required for each […] group is estimated from the way the light rays bend and from the various aberration algorithms. software.canon-europe.com	На этом этапе […] выполняется моделирование прохождения света через объектив и оценивается минимальное число […] необходимых элементов […] в каждой группе, исходя из отклонения лучей света и с использованием различных алгоритмов вычисления аберраций. software.canon-europe.com
Lenses where the iris opens to […] a large aperture are said to be […] fast because they allow more light through the lens and can utilize faster shutter speeds. macbook-covers.net	Объективы, где диафрагма открывается большое [. ..] отверстие, как говорят, быстро, […] потому что они позволяют больше света через объектив и может использовать более короткие […] выдержки. macbook-covers.net
These properties, which prevent a group of light rays from […] a single subject point from reconverging at […] the ideal image point or cause dispersion when the light rays pass through the lens, are called aberrations. software.canon-europe.com	Эти свойства, которые не позволяют лучам света, выходящим […] из одной точки объекта, попадать в одну […] точку идеального изображения или приводят к рассеиванию лучей, проходящих через объектив, называются аберрациями. software.canon-europe.com
Crisp, high-contrast undistorted image […] quality is assured even when shooting in low light thanks to aspherical lens elements, which correct any spherical aberrations […] that might spoil your images. canon.ie	Качество изображения высокой […] контрастности и без […] искажений обеспечивается даже при съемке в условиях низкой освещенности благодаря асферическим линзам, корректирующим любую […] сферическую аберрацию, […] которая может испортить изображение. canon.am
This will help you […] determine the features you would like to have in a network camera, such as video quality, light sensitivity and type of lens. axis.com	Это позволит […] определить какими свойствами должна обладать сетевая камера, и выбрать качество изображения, светочувствительность и тип объектива. axis.com
The transmitter transmits an invisible infrared light beam bundled through a lens to the receiver. resource.boschsecurity.com	Источник излучения посылает невидимый луч инфракрасного излучения, который фокусируется при помощи объектива на приемнике. resource.boschsecurity.com
The model takes into account the dynamic range, basic components of noise and [. ..] spectral sensitivity of image sensor, quantum […] noise, AGC, brightness, contrast, electronic shutter control, gamma correction, back light compensation (BLC), lens aperture, auto-iris operation. cctvcad.com	Модель учитывает динамический диапазон, основные составляющие шума и спектральную […] чувствительность видеосенсора, квантовый шум, АРУ, […] яркость, контраст, работу электронного затвора, гамма-коррекцию, работу компенсации встречной засветки (BLC), апертуру объектива, работу автодиафрагмы. cctvcad.com
M’s Collection original custom CROSS WILD ULTIMATE has 2 inch lift up suspension kit, […] large front black mesh grill […] and black head light garnish, LED rear smoke tail lens, rear bumper [. ..] spoiler, right and left exit […] stainless dual exhaust system, which emphasize the bottom line as EURO SUV style. ms-auto.co.jp	Оригинальная кастом-модель CROSS WILD ULTIMATE бренда M’s Collection имеет двухдюймовую подвеску, большую черную переднюю решетку и черную […] отделку передних фар, […] зачерненные светодиодные задние габаритные огни, задний спойлер, выполненный […] заодно с бампером, раздельную […] систему выпуска из нержавеющей стали с левым и правым выходом, которые подчеркивают нижнюю линию внедорожника, выполненную в европейском стиле. ms-auto.co.jp
The resolution (d) (detection capability) of the safety light curtain / light grid depends on the lens diameter (B) and the lens distance (C) and remains constant at all application conditions. ifm.com	Разрешение (d) (с ?>A>1=>ABL обнаружения) световых завес безопасности/ многолучевых барьеров безопасности зависит от диаметра линзы (B) и расстоя-ния до линзы (C) и остается неизменным при любых условиях эксплуатации. ifm.com

Советские объективы — тест на контровый свет

Автор: Евтифеев Д.С.

Я читал в различных блогах, что основная проблема советских объективов это неустойчивость к контровому свету. Решил проверить экспериментально.

В качестве объекта для фотографирования беру банку из под любимого мной кофе Illy, которых скопилось уже достаточно, что можно собрать плот и переплыть атлантику.

Вот такие у нас сегодня конкурсанты:

1. Юпитер-9 85/2 MC (на него больше всего нареканий, тем более у меня черный вариант с Лыткаринского завода. Белый, с Красногорского, говорят, лучше. Но у этого мультипросветление — литеры МС)

2. Зенитар-М 50/1.7 (очень бы хотелось его оставить из-за его светосилы. чудесные получаются портреты на открытой диафрагме. но у меня есть ощущение, что сильно теряется контраст в контровом свете. Однослойное просветление.)

3. Canon 50/2.5 Macro (был моим любимцем довольно долгое время. всем хорош, кроме моторчика. у него нет USM)

4. Canon 16-35/2.8 L (пейзажник, да плюс L-серия — должен быть устойчив к контровому априори)

5. Юпитер-37А 135/3.5 (в целом его хвалят. скопирован с Цейса, но копия всегда уступает оригиналу. Потом нет мультипросветления, которое помогает при контровом свете)

6. Калейнар-5Н 100/2.8 MC (с мультипросветлением. посмотрим вытянет ли оно…)

Итак тест. Ставлю банку на расстоянии 1,2м и освещаю одним источником сверзу (наподобие солнца или луны), а вторым сзади, имитируя фонарь. Можно было бы обойтись и одним источником, ну да ладно…так уж они висели. Задний источник, дающий контровый свет, светит через лист молочного акрила для равномерности освещения.

Условия одни и теже для всех объективов: 1,2м, F11, iso100, 1/160

тест на контровый свет советских объективов

Итак, хуже всего себя показали Юпитер-9 и Зенитар-М 50/1.7. Остальные участники на одном уровне.

Возможно по какой-то причине для каждого объектива нужно ставить свою экспозицию. На такие мысли меня наводят гистограммы Юпитера и Зенитара. Похоже на простую засветку. А Калейнар наоборот оказался темнее всех.

И всё же, очевидно, что объективы Canon сохранили контраст гораздо лучше. Обратите внимание на логотип.

Фотография с нуля • Урок №3. Фотообъектив. Устройство и принцип работы. Светофильтры

В этом уроке вы узнаете: Фотообъектив. Устройство и принцип работы. Что такое светосила объектива. Уход за объективами. Фикс или зум-объектив? На что обратить внимание при выборе и покупке фотооптики. Светофильтры.

---

В первых уроках мы рассмотрели принцип действия цифрового фотоаппарата, из каких основных элементов он состоит, какие типы фотокамер существуют, их характеристики и как выбрать фотокамеру. Настала очередь поговорить о важнейшем элементе фотоаппарата, от которого зависит 70% качества ваших фото — об объективе. Достаточно сложный материал с множеством новых терминов.

Объектив фотокамеры представляет собой весьма сложную конструкцию. Как правило, он состоит из целого ряда стеклянных линз, преломляющих и фокусирующих свет, поступающий в объектив. Благодаря этому увеличивается изображение снимаемой сцены и осуществляется фокусировка на конкретной точке.

Объектив конструктивно состоит из следующих основных элементов: системы линз и сферических зеркал, изготовленных из специального оптического стекла, металлической оправы и диафрагмы. В лицевой части объектива располагается линза, основное предназначение которой состоит в сборе световых лучей. Внутри объектива размешаются уже другие линзы и сферические зеркала, которые отвечают за последующее преломление света и дальнейшее формирование изображения.  Количество линз или оптических элементов в конструкции современных объективов может быть разным. При этом они могут быть соединены друг с другом или, наоборот, разделены воздушным пространством. В простейших объективах используется система, состоящая из одной — трех линз. А в высококачественных и дорогих объективах количество оптических элементов, выполненных из различных сортов стекла, может достигать десяти и более.  

Устройство сменного объектива (визуально различимы три группы линз)

Высокая точность взаимного расположения линз в объективе достигается за счет крепления линз в металлической оправе. То есть оправа – это не просто корпус объектива, а компонент, обеспечивающий необходимое расстояние между линзами, а также защиту оптических элементов от механических и климатических воздействий. Оправа обычно имеет несколько кольцеобразных деталей. В результате поворота одного из таких колец обеспечивается осевое перемещение той части металлической оправы, в которой укреплен основной блок объектива. Конструкция оправ объектива предполагает возможность ручного или автоматического изменения диафрагмы, то есть регулируемого по величине отверстия, способного изменять количество световых лучей, проходящих через объектив на матрицу цифрового фотоаппарата.

Шестилепестковая диафрагма

---

Диафрагма в объективе представляет собой светонепроницаемую заслонку с небольшим отверстием в центре, которая просто отсекает световые лучи, проходящие сквозь края линзы. Такая заслонка в подавляющем большинстве объективов состоит из тонких металлических лепестков серповидной формы, установленных по окружности между линзами объектива. Эти лепестки диафрагмы могут поворачиваться одновременно друг с другом, двигаясь в пространство между линзами или выходя из него. Диафрагма служит для изменения глубины резко изображаемого пространства (ГРИП). Уменьшая размер диафрагменного отверстия, мы можем повысить резкость кадра.

Элементы сменного объектива

В устройство объектива может входить фокусировочное кольцо. Оно используется для ручной наводки объектива на резкость. Вращая кольцо объектива, фотограф может сделать резким либо передний, либо задний план. Если же объектив снабжен функцией автофокуса, то фокусировочное кольцо вращается автоматически благодаря специальному мотору. При нажатии на кнопку затвора камеры объектив автоматически фокусируется на резкость. Фиксирование фокусировки обычно происходит при нажатии кнопки спуска до половины.

В современных сменных объективах ведущих производителей применяется ультразвуковой привод фокусировки (USM), встроенный непосредственно в объектив. Благодаря ему обеспечивается очень быстрая скорость работы фокусировки. Существуют объективы и с так называемым отверточным приводом, который механически связывает объектив и фотоаппарат. Такая система работает более медленно и шумно.

Типы ультразвуковых приводов фокусировки объективов Canon

Помимо автофокуса, в конструкции объектива часто встраивается и механизм стабилизации, который компенсирует дрожание камеры при увеличенных выдержках, тем самым, давая фотографу возможность получать резкие кадры в условиях недостаточной освещенности без использования штатива. Объектив с переменным фокусным расстоянием (зум-объектив) имеет специальное кольцо трансфокатора, используемое для изменения фокусного расстояния. С помощью такого кольца можно приблизить или отдалить снимаемый объект в кадре.

Оправа объектива может составлять одно целое с камерой только в том случае, если объектив жестко встроен в фотоаппарат.

В цифровых же камерах, рассчитанных на использование сменных объективов, применяется система крепления объектива — байонет. Такие системы крепления объектива к камере у каждого производителя свои собственные, хотя существуют и некоторые открытые стандарты байонета. Размеры и форма байонета зависят от типа камеры, к которой крепится объектив.

Сам объектив может, в свою очередь, предоставлять возможность для установки разнообразных фильтров. Для этого он оснащается специальной резьбой, расположенной вокруг внешней линзы. Именно на эту резьбу и прикручиваются различные фильтры и другие аксессуары для объективов, о которых мы поговорим ниже.

Объективы фотокамер бывают сменными или несменными.

Несменные объективы устанавливаются постоянно и не подлежат смене на другие. Очевидно, что такие объективы упрощают обращение с фотокамерой, хотя это и не всегда удобно. Например, существенно изменить фокусное расстояние во время съемки не представляется возможным. Остается лишь пользоваться возможностью изменять фокусное расстояние самого несменного объектива либо применять насадочные линзы для получения эффекта широкоугольного или телеобъектива. Правда, в большинстве цифровых фотокамер для выбора подходящей композиции предусмотрена возможность изменения масштаба изображения простым нажатием соответствующей кнопки.

Сменные объективы. Возможность менять объективы в зависимости от конкретной ситуации во время съемки очень удобна для контроля творческого процесса. Например, стоя на одном месте, можно сначала снять с высоким качеством всю окружающую местность широкоугольным объективом, а затем конкретный элемент сцены — телеобъективом. Позволяя устанавливать самые разные объективы, цифровая фотокамера обеспечивает максимальное удобство во время съемки и качество фотографий, хотя комплект сменных объективов стоит достаточно дорого.

Характеристики объектива

Объективы характеризуются двумя основными параметрами – светосилой и фокусным расстоянием. Как правило, значения этих параметров указываются на передней части оправы любого объектива. 

Наверняка, если вы не раз слышали такое понятие, как светосильный объектив. Скорее всего, именно светосила играла ключевую роль при выборе той или иной линзы, и конечно же продавец ссылался на этот мистический параметр – светосила!

Вначале давайте разберемся, что такое светосила объектива. Если просто, то светосила — это пропускная способность объектива, т.е. светосила показывает какое максимально возможное количество света проходит через объектив и попадает на матрицу цифрового фотоаппарата. Чем больше светосила у объектива – тем больше света через него может проходить, тем больше возможности при съемке в плохом освещении без использования вспышки или штатива.  Кроме того, объектив с большой светосилой помогает сфокусировать фотокамеру. Благодаря тому, что такой объектив пропускает больше света, фотокамера может быть лучше сфокусирована даже при относительно слабом освещении. 

Светосила объектива зависит от следующих параметров:

• диафрагма
• фокусное расстояние
• качество оптики

Не будем углубляться в физику, скажу лишь что отношение диаметра максимально открытой диафрагмы к фокусному расстоянию, как раз и будет вашей светосилой (геометрической светосилой объектива). Именно эту светосилу производители оптики и указывают на корпусе объектива – 1:1. 2, 1:1.4, 1:1.8, 1:2.8, 1:3.5-5.6 и так далее. Естественно, чем больше это соотношение, тем больше светосила объектива. Поэтому светосильные объективы считаются те, у которых соотношение 1:2.8, 1:1.8, 1:1.4 и более.

Фокусное расстояние (ФР) — это одна из важнейших характеристик объектива фотокамеры, которая обычно указывается на объективе и измеряется в миллиметрах. Если быть более точным, то указывается заднее фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до точки фокусировки. 

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния объектива

С практической точки зрения фокусное расстояние можно рассматривать в качестве кратности увеличения объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем больше объектив увеличивает изображение. При большом фокусном расстоянии изображение, проецируемое на сенсоры, содержит меньшую часть снимаемой сцены.

Фокусное расстояние и размер сенсора определяют угол обзора камеры. У объективов с переменным фокусным расстоянием (зумом) указывается диапазон фокусных расстояний. 

В зависимости от фокусного расстояния различают:

Широкоугольный объектив. Фокусное расстояние до 35-50 мм. Этот объектив заставляют близкие объекты казаться еще ближе, а удаленные объекты еще дальше, создавая при этом сильное ощущение перспективы. Применяется при съемке пейзажей, архитектуры, в тесных помещениях.

Нормальный объектив (стандартный). Фокусное расстояние от 50 до 80 мм. Фокусное расстояние такого объектива примерно равно диагонали кадра. Человеческий глаз обеспечивает угол зрения около 50 градусов, что и обеспечивать данный объектив, то есть изображение приближено к тому, что мы с вами обычно видим, поэтому он и называется нормальный объектив. Он применяется при съемке портретов, чтобы не допустить искажения лиц.

Телеобъектив. Такой вид объектива имеет фокусное расстояние более 80 мм. Благодаря этому он значительно увеличивает предметы. Он применяется в спорте и любой другой репортажной съемке, где невозможно подойти ближе к снимаемому объекту.

Некоторые из объективов имеют постоянное фокусное расстояние (такие объективы еще чаще называют фикс-объективами), и не имеют никакого «зума». Преимущества: обычно, более высокое качество получаемой картинки, более высокая светосила. Недостатки: отсутствие «гибкости» при использовании. Использование: художественная фотография и прочие виды фотосъемки, в которых важна безупречность «рисунка» объектива.

Объективы с переменным фокусным расстоянием  позволяют «приближать» и «удалять» изображение в кадре. Преимущества: удобство использования, повышенная универсальность, экономия места (один такой объектив может, по сути, заменить несколько фиксов). Недостатки: чаще всего — худший «рисунок» (это происходит главным образом потому, что при создании конструкции зум-объективов производителям приходится идти на ряд компромиссов, включая ввод дополнительных линз для расширения пределов оптического увеличения объектива), чуть меньшая надежность за счет наличия подвижных элементов, чуть больше искажений, обычно — менее светосильны, чем объективы с фиксированным фокусным расстоянием.   Использование: там, где необходима универсальность. Очень полезны в путешествиях, при съемке репортажа. 

Качество объектива

В предыдущем уроке мы говорили о суперзумах — компактных камерах с объективами со значительным диапазоном ФР (либо так называют сами объективы). У данной категории недостатки зум-объективов проявляются особенно значительно, несмотря на технические новшества изготовителей. Невозможно оптимально сбалансировать оптическую формулу такого объектива для качественной работы в диапазоне ФР несколько десятков, а то и сотен единиц. Я бы сравнил такой объектив с кухонным комбайном — умеет все, но все недостаточно хорошо. Подробнее о суперзумах рассказано на нашем ресурсе. Поэтому при выборе камеры с несменными объективами или при покупке зум-объектива я не рекомендовал бы «гнаться» за универсальностью суперзумов, если вас прежде всего интересует качество фотографии. Такая покупка может быть оправдана лишь для фото из путешествий, не претендующих на обложку глянцевых журналов, и когда качество ваших снимков определяется критерием «Меня хорошо видно? А пирамиды сзади попали в кадр?» ))) 

Во время съемки при слабом освещении объективы с большой светосилой позволяют получать резкое изображение при малой выдержке. Независимо от типа цифровой фотокамеры (с несменным или со сменным объективами) объектив оказывает решающее влияние на качество получаемого изображения. Высококачественные объективы всегда позволяют получать наиболее резкие, четкие изображения, сохраняющие максимальную степень детализации в области света и теней.

Компактную цифровую фотокамеру рекомендуется выбирать с как можно более качественным объективом. А что касается цифровой фотокамеры со сменными объективами, то здесь намного больше возможностей для выбора подходящего объектива.

Итак, наиболее качественные фотографии получаются светосильными объективами с фиксированными фокусными расстояниями, и именно поэтому большинство профессиональных фотографов предпочитают съемку именно фиксами.

Определение недостатков объектива

Несмотря на заверения в высоком качестве производимой мировыми лидерами оптики, при покупке рекомендуется проверить вашу фотокамеру с конкретным объективом. Стоят даже бюджетные объективы недешево, и обнаруженные после покупки дефекты могут обернуться потерей времени в походах по гарантийным и сервисным центрам, и просто испорченным настроением от неудачной покупки.

Прежде всего, после простой проверки объектива на отсутствие механических дефектов, грибковых поражений (из-за неправильного хранения у продавца) и пыли между линзами, необходимо выполнить тест на бэк-фронт-фокус.

 Понятие бэк-фокус (back-focus, от англ. «back» — задний) означает, что при наведении на точку фокусировки объектив промахнулся назад — ГРИП сместилась назад. При фронт-фокусе (front-focus, от англ. «front» — передний) соответственно промах происходит вперед, ГРИП сместилась вперед. Для тестирования сменного объектива используется специальная шкала с мишенью, которую необходимо заранее скачать из интернета и распечатать на принтере. 

Подробнее об этой и других проверках (на резкость, хроматические аберрации) рассказано на нашем ресурсе. Если вам еще достаточно сложно с этим разобраться, просто запомните эти понятия —  бэк-фокус и фронт-фокус. В последствии вернитесь к этому материалу.

Искажения в объективе

Линзы объектива преломляют и фокусируют свет для получения окончательного изображения. При этом изображение может быть искажено. Аберрациями в фотографии называют искажения снимков, сформированные системой оптики. В зависимости от природы происхождения аберрации бывают хроматическими и геометрическими.

Если контуры объектов на фотографии имеют неестественно вогнутую или выпуклую форму, и это не является художественным замыслом, такой вид геометрической аберрации называется дисторсией. Наиболее явно искажение проявляется при использовании широкоугольных объективов.

Подушкообразное искажение — это вид искажения, при котором края изображения изгибаются вовнутрь. Такое искажение может произойти в объективе с переменным фокусным расстоянием при максимальном увеличении, а также при установке насадочных линз на короткофокусные объективы. Этот вид искажения наиболее заметен на прямых линиях вблизи краев изображения. Подушкообразное искажение обычно устраняется в программе редактирования изображений.

Бочкообразное искажение — это противоположный подушкообразному вид искажения. При бочкообразном искажении изображение кажется выпуклым, а прямые линии изгибаются наружу. Такое искажение происходит при установке очень малого увеличения в объективах с переменным фокусным расстоянием либо в широкоугольных объективах. И этот вид искажения наиболее заметен на прямых линиях вблизи краев изображения. Аналогично подушкообразному искажению, бочкообразное может быть в программе редактирования изображений. 

Хроматическая аберрация — этот вид оптического искажения обусловлен отсутствием фокусировки света разной длины волны в одной и той же фокальной точке. При этом коротковолновый свет преломляется больше, чем длинноволновый, в результате чего возникает рассогласование света разной окраски в окончательном изображении. Такое искажение характерно для большинства любительских цифровых фотокамер, в которых применяются объективы более низкого качества. Для сведения к минимуму хроматической аберрации в большинстве объективов профессиональных фотокамер применяется стеклянная оптика с малой дисперсией. Кроме того, хроматическая аберрация наблюдается при использовании недорогих широкоугольных объективов.

Цветные ореолы на ярких краях изображения представляют собой разновидность хроматической аберрации. Это явление возникает тогда, когда свет внутри объектива создает окантовку пурпурного цвета вдоль краев изображения. Такой недостаток легко обнаруживается по цветной окантовке на высококонтрастных краях полученного снимка.

ПРИМЕЧАНИЕ. Возможность устранения подушкообразных и бочкообразных искажений, а также хроматической аберрации в программе редактирования изображений отнюдь не означает, что этими видами искажений следует пренебрегать при оценке качества объектива. Если в двух или трех изображениях устранить их нетрудно, то в 100 или более изображениях сделать это намного сложнее.

Уход за объективами

Очистка объектива – дело, подход к которому должен быть ответственным с самого начала пользования камерой.  Дорогая фототехника нуждается во внимании и уходе, поскольку неаккуратное пользование может привести к серьезному загрязнению, которое значительно снизит качество снимков и приведет к преждевременному износу или повреждению оптики.

Для ухода за оптикой применяют влажные и сухие салфетки, ватные палочки, щеточки для чистки оптики, груши для продувки пыли. Рынок предлагает богатый ассортимент разнообразных технических решений для чистки оптики. Современные инструменты чаще всего комбинируют в себе выше перечисленные средства. 

Сухая пыль. Пыль считается абразивом, который способен исцарапать поверхность линзы, поэтому снимать ее нужно очень осторожно и делать это в первую очередь, в сравнении с другими загрязнениями. Сухая пыль лучше всего удаляется интенсивной струей воздуха, направленной относительно к поверхности линзы под углом 10-35 градусов. Если пылинка не удаляется, нужно «обработать» ее грушей с разных сторон. Продувка грушей – первый и самый эффективный метод очистки оптики от сухой пыли, поэтому его бывает вполне достаточно.

Влажная пыль. Иногда пылинки прилипают к линзе. В этом случае используется щеточка, которую перед применением нужно стряхнуть. Движения щеточки при съеме пылинок должны быть короткими и мягкими, по направлению от центра к краям с легким закручиванием, чтобы не допустить попадания пыли в пазы между объективом и линзой. После удачной уборки пылинки объектив нужно хорошо продуть грушей. 

Влажные капли. Влажные капли желательно убирать еще до их высыхания, иначе вместо жидкости получим абразивные микрокристаллы неорганических солей или органический жир. Для этих целей лучше всего подходят упомянутые выше микрофибрильные салфетки или палочки, поскольку мгновенно и почти полностью впитывают влагу. Сильно нажимать при очистке не нужно, поскольку этим можно выдавить уже собранную жидкость и лишними движениями сделать царапины. Протирать стоит от центра линзы к ее краям по-спирали без усилий, короткими деликатными движениями.

Сухие капли. В случае если жидкость все-таки испарилась и оставила на линзе соляные кристаллы, для недопущения микро-царапин необходимо применять специальные влажные салфетки, заканчивая сухой палочкой до полного устранения загрязнения. Если линза объектива имеет довольно большой диаметр, для удобства стоит воспользоваться салфетками, но в этом случае рекомендуется надевать одноразовые перчатки, чтобы предотвратить загрязнение салфетки руками.

Жирные пятна и отпечатки пальцев. Данный тип загрязнения очень распространенный. В данном случае лучше всего использовать специальный карандаш Lenspen, который позволяет удобно и эффективно счищать загрязнения с линз объективов.  

Полезные советы.

1. Всегда используйте специальную сумку для транспортировки и хранения фотокамеры, дополнительной оптики и аксессуаров, в том числе и средств, для чистки. Сумка защитит аппарат от попадания пыли, термических перепадов и механических ударов, которые часто бывают при транспортировке.
2. При съемке в местности, где есть угроза попадания пыли или капель воды, заранее используйте защитные светофильтры разных производителей, которые если испортятся, стоят значительно дешевле, чем дорогая оптика. 
3. Помните, что даже профессиональная умелая чистка линз оставляет после себя незаметные микроскопические следы и микроцарапины, которые со временем могут вызвать помутнение оптики, поэтому следите за чистотой объективов с самого начала и не допускайте лишних механических движений по линзам и они прослужат вам долгие годы.
4. Ни в коем случае не снимайте загрязнения с линз пальцами и не используйте не приспособленные для этого материи. Это может механически или химически повредить деликатное стекло или покрытие линз.
5. Не дуйте на объектив – микроскопические капельки слюны обязательно попадают на линзу, как бы вы того не хотели. 
6. Для чистки оптики больше всего подходит чистое безветренное помещение. Перед тем, как приступить к работе, нужно обеспечить максимальную чистоту и освещение рабочего места и вымыть руки. 

 

​Светофильтры

Светофильтры применяются для корректировки цвета, яркости и контрастности фотографируемых объектов. Также их используют для создания различных цветовых и световых эффектов. Большинство же начинающих фотографов считают, что современная фотография ушла довольно далеко, поэтому сейчас можно спокойно обойтись без светофильтров. Конечно, современные технологии ушли достаточно далеко, но это не значит, что без такой полезной вещи как светофильтр в современной фотографии можно обойтись. Почему продолжают использоваться светофильтры? Разобраться с этим не так уж то и трудно.   Главное – научиться правильно их использовать и чередовать, ну а остальное – приложится.

Поскольку светофильтры несколько понижают светосилу объективов, в цифровой фотографии оправдано применение лишь некоторых. Для любителькой съемки достаточно и необходимо иметь следующие светофильтры:

Защитный светофильтр. Служит в качестве защиты внешней линзы объектива от пыли, дождя и механических воздействий. Часто в этой роли лучше использовать ультрафиолетовый (UV). Из-за дороговизны технологического процесса получается, что чем дороже светофильтр, тем меньше потеря светосилы при его использовании. Поэтому не рекомендуется использование совсем уж дешевых светофильтров. 

UV — фильтр. Предназначен для нейтрализации избытка лучей ультрафиолетовой части спектра, которые окрашивают общий фон в ярко-синий цвет. Лучи этого спектра не видны человеческим глазом, но регистрируются матрицей фотоаппарата. UV — светофильтры незаменимы при съемке в горах и в солнечную погоду – убирают голубую дымку и цветовая гамма выглядит более естественно. При использовании UV — фильтра фотографии выходят несколько более контрастными, лучше прорисовывается небо. 

---

Поляризационный светофильтр. Данный фильтр незаменим при пейзажной и архитектурной съемках. Он состоит из двух стекол со специальным покрытием – вращая одно относительно другого, можно добиться исчезновения отражения и бликов с неметаллических поверхностей, таких как вода или стекло.

В солнечный день небо и море становятся огромными отражателями всех солнечных лучей – это отрицательно сказываются на качестве фотографии – она получается блеклой и бесцветной. Применяя данный светофильтр, фотограф получает дополнительную возможность насыщения цвета и улучшения контраста как отдельных частей сцены так и изображения в целом.

Нейтральный светофильтр. Служит для снижения светосилы объектива, чтобы предотвратить передержку, когда диафрагмированием сделать этого нельзя. Часто используется для съемки движущейся воды, когда нужна длинная выдержка.

Как видите, без «вышедших из употребления» светофильтров не может обойтись даже современная фотография. И при выборе компактной фотокамеры наличие резьбы на объективе под светофильтр должно быть для вас дополнительным аргументом в пользу той или иной модели.

---

Итоги урока №3:

Мы узнали об объективах, их конструкции и характеристиках. Попытались разобраться, что же за магическое слово «светосила», и какие светофильтры и для чего нужны начинающему фотолюбителю. Узнали много новых терминов.

Практическое задание:

1. Внимательно изучить термины, упомянутые в уроке, и постараться их запомнить. В дальнейшем мы будем часто их использовать в своих уроках. 

2. Внимательно изучить объектив вашей фотокамеры, его маркировку. Попытайтесь самостоятельно выполнить проверку объектива на бэк-фронт-фокус.  

3. Представьте, что вам реально предстоит покупка портретного и теле-объективов (наиболее востребованы любителями) для вашей фотокамеры (если у вас компактная камера — выберете для выполнения задания модель со сменными объективами, если бы ее купили или планируете купить). Исходя из ваших задач на съемку и возможностей — выбираем объектив: от выбора конкретной модели, проверки в магазине до приобретения аксессуаров.

4.  Расскажите о вашем мнении об объективе с маркировкой — 18-200 f/3.5-6.3.   

Результаты выполнения задания мы ждем на форуме.  Там же мы можете задать вопросы по изложенному материалу. 

---

В следующем уроке №4: Практические основы фотосъемки. Автоматика современной фотокамеры: автофокус, автоматический экспозамер. Принципы работы режимов приоритета выдержки и приоритета диафрагмы. Как добиться выразительности фотоснимка, управляя техническими параметрами. Использование автоматических и ручных режимов фотокамеры. 

---

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ — Маркировка объективов

Общепринятые обозначения

— 80-200mm; 18-55mm; 300mm и т. д. — фокусные расстояния. Для объективов с фиксированным расстоянием указывается в виде одного числа. На зум-объективах записывается в виде диапазона, первое число — минимальное ФР, второе — максимальное.
— F:3.5-5.6; F:1.4 — максимально возможная диафрагма. Может быть указана в виде диапазона или одного числа. Одно число указывается на объективах с фиксированным фокусным расстоянием, а также на зум-объективах, которые обеспечивают на фокусных расстояниях постоянное значение диафрагмы. Диапазон указывается на бюджетных зум-объективах и некоторых профессиональных в силу конструкции не способных обеспечить постоянную диафрагму. 

Canon

• EF (Electro Focus) — обозначение байонета автофокусных камер. 
• EF-S (Electro Focus-short backfocus — короткий задний отрезок). Обозначение байонета камер, имеющих матрицу APS-C.
• USM (Utlrasonic Motor) — для автофокусировки используется ультразвуковой мотор, встроенный в объектив.
• L (Luxury) — высококачественные объективы, при производстве используются дорогостоящие  и низкодисперсные линзы, производятся в пылевлагозащищённом корпусе.
• FT-M (Full Time Manual) — объектив c постоянной ручной фокусировкой.
• TS-E (Tilt-Shift) — специальные объективы с возможностью коррекции перспективы за счёт наклонов и сдвигов оптического узла.
• I/R (Internal Focus Rear Focus) — объективы с внутренней фокусировкой или фокусировкой задней группой линз (с невращающейся передней линзой, при фокусировке длина объектива не меняется)
• IS (Image Stabilizer) — оптическая стабилизация изображения.
• DO (Diffractive Optics) — объективы с дифракционными элементами. Отличаются малыми размерами и весом.
• MP-E (Macro Photo Electronic) — объективы предназначенные для макросъёмки.
• Float — система плавающих линз в объективе. Предназначена для устранения аберраций при фокусировки на коротких расстояниях.
• CaF2 (Fluorite) — флюоритовое стекло в части линз объектива. Используется для уменьшения аберраций, более эффективно, чем Super UD.
• UD (Ultra-low dispersion) — линзы из низкодисперсного стекла, c низким значением дисперсии, используется для уменьшения влияния хроматических аберраций.
• S-UD (Super Ultra-low dispersion) — линзы из сверхнизкодисперсного стекла, предназначены для уменьшения хроматических аберраций.
• AL (Aspheric Lens) — асферические элементы, используется для умешения аберраций.
• CA (Circular Aperture) — чтобы получить круговую форму диафрагмы в объективе используется особая форма лепестков.
• STM (Stepping Motor) — объективы с шаговым мотором.

Nikon

• AI/AI-S (Automatic Indexing) — объективы без автофокуса.
• AI-P — объективы без автофокуса, аналогично предыдущим, дополнительно снабжены электронным экспозамером.
• AF (Autofocus) — автофокусные объективы без встроенного мотора фокусировки.
• AF-N (AF-new cosmetics) — объективы с более узким кольцом ручной фокусировки.
• AF-D, D (AF-Distance Information) — объективы с возможностью передавать камере расстояние до объекта. 
• AF-I (AF-Internal Motor) — первое поколение объективов со встроенным мотором автофокусировки.
• AF-S (AF-Silent Wave Motor) — второе поколение объективов с мотором автофокусировки, для таких объективов не требуется наличие «отвёртки» в камере.
• CRC (Close Range Correction) — в объективе установлен оптический элемент, уменьшающий влияние аберраций при фокусировке на короткой дистанции.
• G (G-type) — объективы без кольца управления диафрагмой.
  Micro (Macro)— объективы, предназначенные для макросъёмки.
• PC-E (Perspective Control)— объективы с коррекцией перспективы (тилт-шифт).
• ED — в объективе используется низкодисперсионного элементы для снижения хроматических аберрации.
• IF — объектив моноблочного (цельного) исполнения, фокусировка происходит за счёт смещения линз внутри объектива.
• DC (Defocus Control) — в объективе есть функция контроля боке.
• VR (Vibration Reduction) — стабилизатор изображения.
• N — технология позволяющая уменьшить блики и отражения за счёт нанесения нанокристаллов.
• DX — для камер, имеющих матрицы формата APS-C.
• FX — объектив для камер c полнокадровым сенсором.

Sony

• A (Alpha Type), — обозначение типа байонета.
• CZ (Carl Zeiss) — объективы разработанные компанией Carl Zeiss для камер с байонетом A.
• ZA (Zeiss Alpha) — объективы созданные Sony Alpha для Zeiss.
• G (Sony Professional Lens) — профессиональная серия объективов, отвечающая высоким стандартам.
• Vario-Sonnar, Planar T*, Sonnar T*, Distagon T* — обозначения типа конструкции объективов от Carl Zeiss.
• SAM (Smooth Autofocus Motor) — более дешёвый мотор, чем SSM.
• STF (Smooth Transition Focus) — в объективе присутствует оптический элемент, благодаря которому переходы между областями в фокусе и не в фокусе отображаются очень плавно.
• SSM (Super Sonic wave Motor) — ультразвуковой мотор.
• DT (Digital Technology) — объективы для камер с APS-C матрицей.
• D (Distance Integration) — объектив поддерживает функцию передачи камере информации о дистанции на сфокусированный объект.
• APO — объектив содержит апохроматические элементы для уменьшения хроматических аберраций.
• xi — функция изменения фокусного расстояния встроенным мотором.

Pentax

• (D) FA — эти объективы созданы для полнокадровой камеры.
• DA (Digital) — объективы для камер с сенсором APS-C.
• DA-L (Digital, Plastic) — объектив, аналогичный DA, облегченной версии, байонет выполнен из пластика.
• DA* (Digital, Pentax’s «L») — профессиональная линейка объективов, в пылевлагозащищенном корпусе.
• AL (Aspherical lens) — объектив содержит асферические элементы для устранения хроматических аберраций.
• IF (Internal focus) — фокусировка этого объектива происходит за счёт перемещения внутренней группы линз. 
• PZ (Power Zoom) — механический привод зума.
• AF (Autofocus) — объективы с системой автоматической фокусировки.
• SDM (Sonic Direct drive Motor) — объективы со встроенным ультразвуковым мотором.
• SMC (Super Multi Coating) — объектив с многослойным покрытием.
• K-series — объектив с креплением байонета K.
• A-series — объектив с креплением Pentax A.
• F, FA — объектив для полнокадровой камеры, оснащённый кольцом контроля диафрагмы.
• FA J — полнокадровый автофокусный объектив без кольца изменения диафрагмы.
• Limited — объективы выпускаемые лимитированной серией, компактной конструкции.

Sigma

• EX — объектив дорогой серии с улучшенными оптическими и механическими характеристиками.
• ASP (Aspherical Lens) — в объективе для уменьшения размеров и улучшения рабочих характеристик используется асферические элементы.
• APO (Apochromatic) — объектив сконструирован с использованием низкодисперсного стекла.
• OS (Optical Stabilizer) — встроена система оптической стабилизации изображения.
• HSM (Hyper-Sonic Motor) — объектив со встроенным ультразвуковым мотором.
• RF (Rear Focus) — данный объектив оборудован системой фокусировки с помощью тыльных групп линз.
• IF (Inner Focus) — при фокусировке перемещаются внутренние группы линз. Моноблочный объектив.
• Conv (APO Teleconverter EX) — можно использоваться с APO Teleconverter.
• DG (DG Lens) — объективы с широкими углами и большой диафрагмой, используются для камер с полно-кадровым сенсором.
• DC (DC Lens) — объективы разработанные для фотоаппаратов с APS-C матрицей.

Tokina

• AS (Asperical Optics) — в объективе используются асферические элементы для уменьшения аберраций.
• F&R (Aspherical F&R) — объективе сконструирован с использованием асферического элемент типа F&R. За счёт использования этой технологии достигается качество изображения с равномерно светлыми краями и скорректированной сферической аберрацией.
• SD (Super Low Dispersion) — в конструкцию объектива входят низкодисперсные элементы, используется для устранения хроматических аберраций.
• HLD (High refraction, Low dispersion) — технология для предотвращения возникновению хроматической аберрации.
• MC (Multi-Coating) — специальное прозрачное антибликовое многослойное покрытие, защищающее от отражений и нежелательных бликов, технология применяется для повышения резкости и цветопередачи.
• FE (Floating Element) — специальная система плавающих элементов, которые перемещаются при изменении фокусного расстояния, снижая астигматизм объектива.
• IF (Internal Focus) — система внутренней фокусировки, в процессе фокусировки двигается внутренняя группа линз, внешние части объектива не вращаются.
• IRF (Internal Rear Focus System) — во время фокусировки двигается задняя группа линз.
• FC (Focus Clutch) — объектив с механизмом фиксации фокуса.
• AT-X (Advanced Technology — Extra) — объективы с переменной диафрагмой для современных зеркальных камер.
• PRO — объективы профессиональной линейки, с постоянной диафрагмой.
• One Touch FC — система, применяемая в объективах Tokina AT-X PRO, для переключения между автоматической и ручной фокусировкой происходит с помощью перемещения кольца фокусировки.
• DC — в объективе установлен ультразвуковой мотор.
• DX — объектив создан специально для камер с матрицей APS-C.
• FX — объектив для полнокадровых камер.
• M (Macro) — объектив предназначен для макросъемки.

Tamron

• Di (Digital) — обозначает новое поколение объективов, специально приспособленных к требованиям цифровых зеркальных фотокамер.
• Di II (Digital-II) — эта серия объективов создана специально для использования в цифровых камерах с APS-C матрицей.
• SP (Super Performance) — это линия объективов, отвечающих самым высоким дизайнерским требованиям и отличным техническим параметрам.
• ASL (Aspherical) — для устранения сферических аберрации и искажения объектив оснащен асферифескими элементами.
• LD (Low Dispersion) — элементы LD изготавливаются из специального стекла, обладающего чрезвычайно низким коэффициентом цветового. В результате обеспечивается эффективная компенсация хроматической аберрации.
• AD (Anomalous Dispersion) — объектив оснащён стеклом с аномальным рассеянием. Позволяет эффективно компенсировать осевые хроматические аберрации у телеобъективов, а также боковые хроматические аберрации у широкоугольных объективов традиционной конструкции.
• HID — стеклянный элемент в объективе позволяющий сводить к минимуму хроматическую аберрацию по оси и в углах поля кадра.
• IF (Internal Focusing) — объектив сконструирован с системой внутренней фокусировки.
• ZL (Zoom Lock) — предельное расстояния, с которого возможна наводка на резкость, позволяет выполнять макросъемку в диапазоне Megazoom.
• SHM — легкий и чрезвычайно прочный механизм от Tamron, на основе специальной пластмассы и усиления из нержавеющей стали, для монтажа объектива на камеру.
• USD (Ultrasonic Silent Drive) — в объективе встроен ультразвуковой мотор.
• BIM (Built-In Motor) — встроенный мотор, позволят использоваться объектив на камерах Nikon, не оснащённых «отверткой».
• VC (Vibration Compensation) — объектив оснащен системой стабилизации.
• PZD (Piezo Drive) — пьезоэлектрический привод авто-фокусировки.

---

«Свет», «Объектив» и «Муха» стали призерами сахалинского фотокросса

15:23 21 октября 2019

Культура, Южно-Сахалинск

Осенний фотокросс прошел в Южно-Сахалинске 20 октября. Более 20 команд приняли участие в творческом состязании, организованном центром молодежных инициатив Южно-Сахалинска совместно с фотомастерской «Лист» и сахалинской областной универсальной научной библиотекой, где состоялось подведение итогов мероприятия.

 — Это второй фотокросс, который мы в этом году проводим вместе с фотомастерской «Лист», профессионалами своего дела, которые готовы делиться своими знаниями и навыками, — открыл церемонию награждения директор центра молодежных инициатив Олег Гортованов. — Приятно, что в этот раз в нашем мероприятии участвуют много новых команд. Это значит, что такой формат востребован и фотоискусство становится все более популярным.

Лейтмотивом второго фотокросса центра молодежных инициатив была выбрана осень. Командам предстояло сделать оригинальные снимки на пять предложенных организаторами тем: «Код осени», «Рябиновое варенье», «Утепляемся», «Прогноз погоды», «Для спорта все возрасты покорны». Участники не были ограничены творческими рамками, но время для воплощения идей строго регламентировано. За четыре часа ребята должны придумать и выбрать пять кадров, которые затем представят на суд экспертной комиссии.

Члены жюри, в которое вошли фотографы-профессионалы, члены Союза фотохудожников России, преподаватели фотомастерской «Лист», отсматривали работы каждой команды, оценивая техническую сторону съемки, художественность и оригинальность. По словам экспертной комиссии, конкуренция в этот раз была очень высокой.

— Я люблю фотографировать, но в фотокроссе участвую впервые. Каждое задание заставляет мыслить креативно. У меня была проблема с автопортретом, который должны были предоставить команды. Я пришла на спортплощадку и рассчитывала, что там будут заниматься люди, которые бы помогли сделать нужный кадр, но сегодня дождливая погода, поэтому там не было никого. Пришлось тут же придумывать, как реализовать идею самой. К тому же и время ограничено — это самая большая сложность, — поделилась участница монокоманды «Муха», состоящей из одного человека, Эльвира Мухаметова.

По итогам фотокросса места распределились следующим образом:

• 1 место — команда «Свет»;
• 2 место — команда «Объектив»;
• 3 место — команда «Муха».

После награждения члены жюри вместе с участниками просмотрели фотоснимки каждой команды и разобрали ошибки ребят.

Победитель и призеры получили подарки от организаторов и спонсоров мероприятия, в числе которых настольные игры, сертификаты в магазин фототехники, на аренду фотостудии и другие. Также специальным призом были отмечены самые юные команды из школ №1 и №9. Ребятам вручили сертификаты на обучение в фотомастерской «Лист», сообщает ИА Sakh.com со ссылкой на центр молодежных инициатив.

Преломление и лучевая модель света

Мы уже узнали, что линза — это тщательно отшлифованный или отформованный кусок прозрачного материала, который преломляет световые лучи таким образом, чтобы формировать изображение. Линзы служат для преломления света на каждой границе. Когда луч света попадает в линзу, он преломляется; и когда тот же луч света выходит из линзы, он снова преломляется. Чистый эффект преломления света на этих двух границах состоит в том, что световой луч изменил направление. Благодаря особой геометрической форме линзы световые лучи преломляются и формируют изображения.Прежде чем перейти к теме формирования изображения, мы исследуем преломляющую способность собирающихся и расходящихся линз.

Как линза преломляет свет

Сначала рассмотрим двойную выпуклую линзу. Предположим, что к линзе подходят несколько лучей света; и предположим, что эти лучи света движутся параллельно главной оси. Достигнув передней поверхности линзы, каждый луч света будет преломляться в направлении нормали к поверхности.На этой границе луч света переходит из воздуха в более плотную среду (обычно пластик или стекло). Поскольку световой луч проходит из среды, в которой он движется быстро (менее оптически плотно), в среду, в которой он движется относительно медленно (более оптически плотный), он будет изгибаться в направлении нормальной линии. Это принцип рефракции FST. Это показано для двух падающих лучей на диаграмме ниже. Как только луч света преломляется через границу и входит в линзу, он движется по прямой линии, пока не достигнет задней поверхности линзы.На этой границе каждый луч света будет преломляться от нормали к поверхности. Поскольку световой луч проходит от среды, в которой он движется медленно (более оптически плотный), в среду, в которой он движется быстро (менее оптически плотный), он отклоняется от нормальной линии; это принцип преломления SFA.

На приведенной выше диаграмме показано поведение двух падающих лучей, приближающихся параллельно главной оси. Обратите внимание, что два луча сходятся в одной точке; эта точка известна как фокус объектива.Первое обобщение, которое можно сделать для преломления света двойной выпуклой линзой, выглядит следующим образом:

Правило преломления для сходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси собирающей линзы, преломляется через линзу и проходит через точку фокусировки на противоположной стороне линзы.

Теперь предположим, что лучи света проходят через точку фокусировки на пути к линзе.Эти лучи света будут преломляться, когда они входят в линзу, и преломляться, когда они выходят из линзы. Когда световые лучи входят в более плотный материал линзы, они преломляются в направлении нормали; и когда они выходят в менее плотный воздух, они преломляются прочь от нормального. Эти специфические лучи выйдут из линзы, двигаясь параллельно главной оси.

На приведенной выше диаграмме показано поведение двух падающих лучей, проходящих через точку фокусировки на пути к линзе.Обратите внимание, что два луча преломляются параллельно главной оси. К первому обобщению можно добавить второе обобщение для преломления света двойной выпуклой линзой.

Правила преломления для сходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси собирающей линзы, преломляется через линзу и проходит через точку фокусировки на противоположной стороне линзы. Любой падающий луч, проходящий через точку фокусировки на пути к линзе, преломляется через линзу и проходит параллельно главной оси.

Приближение тонкой линзы

Эти два «правила» значительно упростят задачу определения местоположения изображения для объектов, размещенных перед собирающими линзами. Эта тема будет обсуждаться в следующей части Урока 5. А пока усвойте значение правил и будьте готовы их использовать. Поскольку правила применяются при построении диаграмм лучей, не забывайте тот факт, что закон преломления света Снеллиуса выполняется для каждого из этих лучей.Так получилось, что геометрически, когда закон Снеллиуса применяется к лучам, падающим на линзу описанным выше способом, они преломляются в точном приближении в соответствии с этими двумя правилами. Тенденция падающих лучей света следовать этим правилам увеличивается для тонких линз. Для таких тонких линз путь света через саму линзу очень мало влияет на общее изменение направления световых лучей. Мы будем использовать это так называемое приближение тонкой линзы в этом устройстве.Кроме того, чтобы упростить построение лучевых диаграмм, мы будем избегать двойного преломления каждого светового луча — при входе в линзу и выходе из нее. Вместо этого мы продолжим падающий луч до вертикальной оси линзы и преломим свет в этой точке. Для тонких линз это упрощение даст такой же результат, как если бы мы дважды преломляли свет.

Правила преломления для расходящихся линз

Теперь исследуем преломление света двойной вогнутой линзой.Предположим, что к линзе подходят несколько лучей света; и предположим, что эти лучи света движутся параллельно главной оси. Достигнув передней поверхности линзы, каждый луч света будет преломляться в направлении нормали к поверхности. На этой границе луч света переходит из воздуха в более плотную среду (обычно пластик или стекло). Поскольку световой луч проходит из среды, в которой он движется относительно быстро (менее оптически плотно), в среду, в которой он распространяется относительно медленно (более оптически плотно), он будет изгибаться в направлении нормальной линии.Это принцип рефракции FST. Это показано для двух падающих лучей на диаграмме ниже. Как только луч света преломляется через границу и входит в линзу, он движется по прямой линии, пока не достигнет задней поверхности линзы. На этой границе каждый луч света будет преломляться от нормали к поверхности. Поскольку луч света проходит из среды, в которой он движется относительно медленно (более оптически плотный), в среду, в которой он движется быстро (менее оптически плотный), он будет отклоняться от нормальной линии.Это принцип преломления SFA. Эти принципы преломления идентичны тому, что наблюдалось выше для двойной выпуклой линзы.

На приведенной выше диаграмме показано поведение двух падающих лучей, приближающихся параллельно главной оси двойной вогнутой линзы. Как и в случае с двойной выпуклой линзой выше, свет отклоняется в сторону нормали при входе и отклоняется от нормали при выходе из линзы. Тем не менее, из-за разной формы двойной вогнутой линзы эти падающие лучи не сходятся в точку при преломлении через линзу.Скорее, эти падающие лучи расходятся при преломлении через линзу. По этой причине линза с двойной вогнутостью никогда не может дать реального изображения. Двойные вогнутые линзы создают виртуальные изображения. Это будет обсуждаться более подробно в следующей части Урока 5. Если преломленные лучи направляются назад за линзу, делается важное наблюдение. Продолжение преломленных лучей будет пересекаться в точке. Эта точка известна как фокус. Обратите внимание, что расходящаяся линза, такая как эта двойная вогнутая линза, на самом деле не фокусирует падающие световые лучи, параллельные главной оси; скорее, он рассеивает эти световые лучи.По этой причине говорят, что рассеивающая линза имеет отрицательное фокусное расстояние.

Первое обобщение теперь можно сделать для преломления света двойной вогнутой линзой:

Правило преломления для расходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси расходящейся линзы, преломляется через линзу и перемещается на в соответствии с точкой фокусировки (т.е.е., в таком направлении, что его продолжение будет проходить через фокусную точку).

Теперь предположим, что лучи света движутся к фокусной точке на пути к линзе. Из-за отрицательного фокусного расстояния для линз с двойной вогнутостью световые лучи будут направляться к фокусной точке на противоположной стороне линзы. Эти лучи фактически достигнут линзы прежде, чем достигнут точки фокусировки. Эти лучи света будут преломляться, когда они входят в линзу, и преломляться, когда они выходят из линзы.Когда световые лучи входят в более плотный материал линзы, они преломляются в направлении нормали; и когда они выходят в менее плотный воздух, они преломляются прочь от нормального. Эти специфические лучи выйдут из линзы, двигаясь параллельно главной оси.

На приведенной выше диаграмме показано поведение двух падающих лучей, идущих к фокусной точке на пути к линзе. Обратите внимание, что два луча преломляются параллельно главной оси. К первому обобщению можно добавить второе обобщение для преломления света двойной вогнутой линзой.

Правила преломления для расходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси расходящейся линзы, преломляется через линзу и перемещается на по линии фокальной точки (то есть в таком направлении, что его продолжение проходит через фокальную точку). Любой падающий луч, идущий к фокусной точке на пути к линзе, преломляется через линзу и проходит параллельно главной оси.

Третье правило преломления для линз

Вышеупомянутое обсуждение фокусируется на способе, которым сходящиеся и расходящиеся линзы преломляют падающие лучи, которые проходят параллельно главной оси или проходят через (или к) фокусной точке. Но это не единственные два возможных падающих луча. Есть множество падающих лучей, которые падают на линзу и преломляются разными способами. Тем не менее, есть три конкретных луча, которые ведут себя очень предсказуемым образом. Третий луч, который мы будем исследовать, — это луч, который проходит через точный центр линзы — через точку пересечения главной оси и вертикальной оси. Этот луч будет преломляться, когда входит, и преломляться, когда выходит из линзы, но конечный эффект этого двойного преломления состоит в том, что путь светового луча не изменяется. Для тонкой линзы преломленный луч движется в том же направлении, что и падающий луч, и приблизительно совпадает с ним.Поведение этого третьего падающего луча показано на диаграмме ниже.

Теперь у нас есть три падающих луча, преломляющие свойства которых легко предсказать. Эти три луча приводят к нашим трем правилу рефракции для сходящихся и расходящихся линз. Эти три правила кратко изложены ниже.

Правила преломления для сходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси собирающей линзы, преломляется через линзу и проходит через точку фокусировки на противоположной стороне линзы. Любой падающий луч, проходящий через точку фокусировки на пути к линзе, преломляется через линзу и проходит параллельно главной оси. Падающий луч, проходящий через центр линзы, по сути, будет продолжать движение в том же направлении, что и при входе в линзу.

Правила преломления для расходящейся линзы Любой падающий луч, идущий параллельно главной оси расходящейся линзы, преломляется через линзу и перемещается на в соответствии с точкой фокусировки (т.е.е., в таком направлении, что его продолжение будет проходить через фокусную точку). Любой падающий луч, идущий к фокусной точке на пути к линзе, преломляется через линзу и проходит параллельно главной оси. Падающий луч, проходящий через центр линзы, по сути, будет продолжать движение в том же направлении, что и при входе в линзу.

Эти три правила рефракции для сходящихся и расходящихся линз будут применяться в оставшейся части этого урока. Правила просто описывают поведение трех конкретных падающих лучей. Хотя линза захватывает и преломляет множество световых лучей, для определения местоположения изображения нужны только два луча. Итак, продолжая этот урок, выберите два ваших любимых правила (обычно те, которые легче всего запомнить) и примените их к построению диаграмм лучей и определению местоположения и характеристик изображения.

Хотим предложить… Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете одну из интерактивных функций The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного приложения Optics Bench Interactive. Вы можете найти это в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Optics Bench Interactive предоставляет учащимся интерактивную среду для изучения формирования изображений с помощью линз и зеркал.Это похоже на полный набор инструментов для оптики на вашем экране.

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан.Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь. Некоторые автомобильные фары используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза — это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает.Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линза (называемая выпуклой линзой) очень похожа на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, а вогнутые линзы «пещеры» в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она отклоняет световые лучи, когда они проходят так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают — и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Выпуклые линзы

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классической форме, напоминающей чечевицу.А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.

Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки — это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки далеких световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза — с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами — это подумать о вогнутых линзы прогибаются внутрь.)

Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из точки. за линзой — фокус.Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в данном случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальным фокусом.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз.Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта намного больше чем другие. Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощны линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы — это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи.Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять почему: обычное стекло было бы похоже на объектив с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусирует световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткие промежутки времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусное расстояние, указанное в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями.Измерение диоптрии линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние — не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для камеры, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как.Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по называется f-числом, которое является основным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с небольшим числом f делают изображение ярче. Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Линзы регулируемые

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×).Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну. Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать или раздвигать, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы в цифровых фотоаппаратах, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как делаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в XX века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливались с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы которые ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди сейчас предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно придавать форму, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле стеклянных линз. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я налил воду очень медленно и осторожно, используя чайную ложку.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много — может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
3. Использование пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы должны увидеть, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
5. Молодец, вы только что сделали линзу!
6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и подвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграть и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас — от автомобильных фар до фонариков к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, вероятно, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем угодно, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Как это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас выбирают дополнительные линзы конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Существуют все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые затемняются на солнце и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, а сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще больше. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Вы можете даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать — но на самом деле это означает просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Вы, возможно, не заметили, но крошечные светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза — это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик — хотя это еще не все.

Очевидно, нам нужно делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них — а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Ранние линзы иногда делались из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовались как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди поняли, как делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы — 17 веком. (впервые немецко-голландского Ганса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступны, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» — изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных (иногда известное как «минеральное стекло», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не так хорошо, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецептов), дорого, и оно может разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение — это все.

Узнать больше

На сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
• Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
• Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для детей 9–12 лет.

Статьи

• Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
• Йоханнес Худде и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвина Болта, Тимена Коквита и Майкла Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы обычно тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
• Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображение и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
• Изобретение очков: как и где могли появиться очки: Колледж оптометристов описывает историю очков, начиная с 13 века (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
• Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
• «Более ясное зрение после катаракты» Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

• Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
• The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На веб-сайте есть довольно много онлайн-экспонатов, которые стоит просмотреть.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан.Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь. Некоторые автомобильные фары используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза — это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает.Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линза (называемая выпуклой линзой) очень похожа на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, а вогнутые линзы «пещеры» в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она отклоняет световые лучи, когда они проходят так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают — и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Выпуклые линзы

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классической форме, напоминающей чечевицу.А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.

Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки — это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки далеких световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза — с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами — это подумать о вогнутых линзы прогибаются внутрь.)

Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из точки. за линзой — фокус.Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в данном случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальным фокусом.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз.Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта намного больше чем другие. Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощны линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы — это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи.Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять почему: обычное стекло было бы похоже на объектив с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусирует световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткие промежутки времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусное расстояние, указанное в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями.Измерение диоптрии линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние — не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для камеры, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как.Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по называется f-числом, которое является основным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с небольшим числом f делают изображение ярче. Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Линзы регулируемые

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×).Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну. Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать или раздвигать, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы в цифровых фотоаппаратах, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как делаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в XX века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливались с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы которые ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди сейчас предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно придавать форму, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле стеклянных линз. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я налил воду очень медленно и осторожно, используя чайную ложку.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много — может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
3. Использование пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы должны увидеть, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
5. Молодец, вы только что сделали линзу!
6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и подвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграть и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас — от автомобильных фар до фонариков к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, вероятно, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем угодно, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Как это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас выбирают дополнительные линзы конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Существуют все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые затемняются на солнце и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, а сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще больше. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Вы можете даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать — но на самом деле это означает просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Вы, возможно, не заметили, но крошечные светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза — это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик — хотя это еще не все.

Очевидно, нам нужно делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них — а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Ранние линзы иногда делались из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовались как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди поняли, как делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы — 17 веком. (впервые немецко-голландского Ганса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступны, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» — изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных (иногда известное как «минеральное стекло», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не так хорошо, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецептов), дорого, и оно может разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение — это все.

Узнать больше

На сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
• Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
• Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для детей 9–12 лет.

Статьи

• Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
• Йоханнес Худде и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвина Болта, Тимена Коквита и Майкла Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы обычно тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
• Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображение и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
• Изобретение очков: как и где могли появиться очки: Колледж оптометристов описывает историю очков, начиная с 13 века (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
• Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
• «Более ясное зрение после катаракты» Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

• Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
• The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На веб-сайте есть довольно много онлайн-экспонатов, которые стоит просмотреть.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан.Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь. Некоторые автомобильные фары используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза — это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает.Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линза (называемая выпуклой линзой) очень похожа на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, а вогнутые линзы «пещеры» в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она отклоняет световые лучи, когда они проходят так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают — и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Выпуклые линзы

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классической форме, напоминающей чечевицу.А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.

Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки — это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки далеких световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза — с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами — это подумать о вогнутых линзы прогибаются внутрь.)

Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из точки. за линзой — фокус.Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в данном случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальным фокусом.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз.Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта намного больше чем другие. Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощны линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы — это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи.Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять почему: обычное стекло было бы похоже на объектив с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусирует световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткие промежутки времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусное расстояние, указанное в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями.Измерение диоптрии линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние — не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для камеры, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как.Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по называется f-числом, которое является основным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с небольшим числом f делают изображение ярче. Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Линзы регулируемые

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×).Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну. Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать или раздвигать, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы в цифровых фотоаппаратах, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как делаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в XX века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливались с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы которые ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди сейчас предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно придавать форму, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле стеклянных линз. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я налил воду очень медленно и осторожно, используя чайную ложку.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много — может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
3. Использование пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы должны увидеть, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
5. Молодец, вы только что сделали линзу!
6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и подвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграть и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас — от автомобильных фар до фонариков к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, вероятно, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем угодно, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Как это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас выбирают дополнительные линзы конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Существуют все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые затемняются на солнце и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, а сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще больше. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Вы можете даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать — но на самом деле это означает просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Вы, возможно, не заметили, но крошечные светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза — это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик — хотя это еще не все.

Очевидно, нам нужно делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них — а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Ранние линзы иногда делались из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовались как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди поняли, как делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы — 17 веком. (впервые немецко-голландского Ганса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступны, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» — изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных (иногда известное как «минеральное стекло», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не так хорошо, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецептов), дорого, и оно может разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение — это все.

Узнать больше

На сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
• Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
• Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для детей 9–12 лет.

Статьи

• Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
• Йоханнес Худде и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвина Болта, Тимена Коквита и Майкла Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы обычно тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
• Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображение и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
• Изобретение очков: как и где могли появиться очки: Колледж оптометристов описывает историю очков, начиная с 13 века (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
• Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
• «Более ясное зрение после катаракты» Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

• Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
• The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На веб-сайте есть довольно много онлайн-экспонатов, которые стоит просмотреть.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое блики объектива и как с ними бороться в фотографии

Когда световые лучи, исходящие от ярких источников света (таких как солнце или искусственный свет), напрямую достигают переднего элемента объектива камеры, они могут отражаться и отражаться от различных элементов объектива, диафрагмы и даже от датчика, что потенциально ухудшает качество изображения и создает нежелательные объекты на изображениях.

Эффект, более известный как «блики от линз», может повлиять на изображения несколькими способами: он может резко снизить контраст изображения, создавая дымку разных цветов, он может добавить круглые или полукруглые ореолы или «призраки» и даже -образные полупрозрачные объекты различной интенсивности цвета. Однако блики не всегда нежелательны в фотографии — иногда они используются творчески для добавления художественных элементов к изображениям. Фактически, блики от линз часто намеренно добавляют в фильмы и компьютерные игры, чтобы добавить ощущение реализма и улучшить визуальные впечатления зрителя.

Изображение, показывающее сильные блики объектива.

Чтобы решить, использовать ли блики на изображениях, рекомендуется сначала понять, почему это происходит. Давайте подробно рассмотрим причины появления обострений, а затем обсудим способы их использования, уменьшения или, возможно, полного предотвращения.

Что такое блики?

Блики линз возникают, когда точка источника света, такая как солнце, намного ярче, чем остальная часть сцены, и она либо оказывается на изображении (в пределах угла обзора объектива), либо просто попадает на передний элемент объектив, не присутствующий на изображении.В зависимости от положения этого яркого источника света это может привести к сильной дымке / отсутствию контраста, сферам и полигональным артефактам, разбросанным по всему изображению, полукруглым формам с цветами радуги или комбинации всего вышеперечисленного. Это происходит из-за внутренних отражений, которые происходят внутри объектива и даже между датчиком изображения и объективом (подробнее об этом ниже). Взгляните на иллюстрацию ниже:

Как вы можете видеть, обычные световые лучи (красные) следуют по своему обычному пути, непосредственно достигая плоскости изображения (зеленый), тогда как яркие световые лучи (синие) могут разделяться и отражаться от поверхностей линз и оказываются в разных частях кадра (отмечены синим пунктиром).Во время прохождения через объектив свет также может отражаться от диафрагмы объектива, если его остановить, что приведет к еще более заметным бликам.

Несмотря на то, что на приведенной выше иллюстрации показан общий вид бликов объектива, производители и фотографы обычно выделяют два типа бликов: , вуалирующий свет и паразитный отблеск , . Хотя и то, и другое обычно идут рука об руку, хорошие линзы с многослойным покрытием поверхностей линз могут значительно уменьшить завесу бликов на изображениях.

Veiling Flare

Veiling Flare обычно возникает, когда источник яркого света находится за пределами угла обзора объектива, т.е.е. отсутствует на изображении, но его световые лучи все еще достигают передней линзы объектива. Это приводит к очень заметной дымке / отсутствию контраста, когда темные области кадра становятся ярче с размытыми цветами и выглядят размытыми. Высококачественные линзы с элементами линз с многослойным покрытием могут помочь уменьшить вуалирующие блики. Например, запатентованная Nikon технология Nano Crystal Coat, используемая в объективах профессионального уровня, очень помогает контролировать скрытые блики. Взгляните на портрет ниже, сделанный с помощью Nikon 58mm f / 1.Объектив 4G:

На этом изображении видны сильные вуалирующие блики.

Вы можете видеть, что солнце находилось прямо над объектом и за пределами области изображения, но его световые лучи все еще достигали линзы и создавали вуалирующие блики вокруг ребенка на фотографии. Плетение вуали не только повлияло на область вокруг солнца, но и оказало сильное влияние на волосы, лицо и даже одежду ребенка, что привело к снижению контраста. В данном случае скрывающая засветка была разрешена специально, чтобы получить мрачный и яркий снимок.

К сожалению, вуалирующие блики могут усиливаться из-за ряда факторов, таких как пыль внутри объектива, грязный передний элемент, грязный / некачественный фильтр объектива, отсутствие антибликовых технологий многослойного покрытия и т. Д. В некоторых случаях эффект может плохо выглядеть на изображениях. Взгляните на изображение, созданное очень старым объективом Nikon NIKKOR-S 50mm f / 1.4 Ai с ручной фокусировкой:

Старый объектив с ручной фокусировкой давал сильные вуалирующие блики

Как видите, этот объектив просто не подходил для съемки против солнца — из-за этого все изображение выглядело туманным, практически не было видно деталей моей жены и дочери на снимке.Одна из причин заключалась в отсутствии технологий нанесения многослойных покрытий, а другая — в микропыле, которая за годы накапливалась внутри объектива и вызывала дополнительные отражения.

Призрачная вспышка

В отличие от вуалирующей засветки, из-за которой изображения выглядят мутными с очень небольшим контрастом, двоичные блики или просто «двоение» представляют все артефакты, которые видны на изображении, будь то отражения яркого источника или похожие формы к диафрагме объектива. Эти шары разных цветов и форм обычно появляются на прямой линии от источника света и могут охватывать все изображение с десятками различных артефактов.Взгляните на приведенное ниже сравнение 4 различных зум-объективов 70-200 мм:

Помимо видимых вуалирующих бликов, видимых на изображениях, вы также можете увидеть различные круглые артефакты / шары на каждом изображении — они называются «призраками» . Общее количество этих призраков зависит от количества элементов в каждой линзе. Обычно чем больше элементов, тем больше призраков появляется на изображениях. Поскольку зум-объективы 70-200 мм имеют сложную конструкцию с дюжиной или более элементов, вы можете видеть, что практически каждый объектив страдает от засветки и ореолов, а объективы Nikon 70-200 мм лидируют в игре с минимальным количеством ореолов на изображениях.

Кроме того, как я уже отмечал выше, когда линза остановлена, диафрагма линзы может вызвать внутренние отражения. Эффект значительно усиливается, когда объектив останавливается до минимальной диафрагмы, поэтому ореолы диафрагмы обычно не видны при больших диафрагмах, таких как f / 1,4, но довольно заметны при примерно f / 16. Поэтому, если вы видите на снимках призраков в форме многоугольников, знайте, что они исходят от диафрагмы объектива.

Датчик / Red Dot Flare

Я имел в виду блики, возникающие в результате отражения света между датчиком изображения и элементами объектива, как «блики с красной точкой», но это также можно было бы назвать «бликами датчика».В отличие от бликов линз, блики с красной точкой — это не только свет, отражаемый элементами объектива и диафрагмой, но и свет, отражающийся от датчика изображения к объективу, а затем обратно к датчику изображения. К сожалению, похоже, что более новые беззеркальные камеры с короткими расстояниями между фланцами особенно подвержены этой проблеме, как подробно описано в моей статье «Проблема с красной точкой». Вот как выглядит красная точка / засветка сенсора на изображениях:

Вспышка красной точки, создаваемая современными беззеркальными камерами

Помимо многоугольных призраков апертуры, вы также можете увидеть множество красных точек вокруг солнца — это микролинзы сенсор цифровой камеры, которые усиливаются на изображении.

Факторы, влияющие на блики объектива

В то время как большинство современных объективов разработаны с использованием специальных технологий многослойного покрытия для уменьшения бликов, даже некоторые из лучших объективов профессионального уровня могут отображать изображения с видимыми двоичными изображениями и даже вуалированными бликами. Это связано с тем, что положение источника света в кадре и угол, под которым свет достигает объектива (а затем пленки / датчика камеры), имеют решающее влияние на то, как блики проявляются на изображениях и с какой интенсивностью. Кроме того, есть и другие факторы, о которых я упомянул выше, которые также могут серьезно повлиять на изображения.Давайте рассмотрим их более подробно:

1. Элементы объектива — чем больше элементов объектива, тем больше призраков будет отображаться на изображениях
2. Фокусное расстояние — широкоугольные объективы не только хорошо справляются с бликами. но также, чем короче фокусное расстояние, тем меньше источник света. С другой стороны, телеобъективы намного хуже, потому что они усиливают все и, следовательно, имеют огромные / длинные бленды объектива
3. Дизайн объектива — хороший дизайн объектива определенно может повлиять на блики объектива.Например, Nikon разрабатывает линзы с утопленными передними элементами, которые могут значительно уменьшить блики и двоение без использования дорогих технологий покрытия. Взгляните на приведенное ниже сравнение объективов 50 мм, и вы увидите, что объективы 50 мм последнего поколения заметно превосходят своих аналогов AF-D в обработке бликов и ореолов:
4. Multi-Coatings — элементы объектива с многослойным покрытием (MRC) определенно имеют Огромное влияние на характеристики бликов
5. Фильтры — известно, что низкокачественные фильтры создают больше проблем с бликами и ореолами на изображениях
6. Пыль на линзе — все линзы со временем накапливают пыль, а внутренняя пыль может вызвать более серьезные проблемы с бликами
7. Чистота переднего элемента — жирные пальцы и другие частицы на переднем элементе также могут создавать больше проблем с бликами / ореолами

Блики объектива не всегда нежелательны
SLT-A65V + DT 16-80mm F3.5-4,5 ZA @ 20 мм, ISO 100, 1/400, f / 11,0

Как избежать бликов от линз

Если вы не хотите видеть блики на изображениях, вы можете предпринять несколько простых шагов, чтобы предотвратить их появление на ваши изображения:

Ниже приведены шаги, которые можно предпринять, чтобы избежать бликов объектива.

1. Используйте бленду объектива

   Правильно — есть причина, по которой эти бленды существуют. Они очень помогают блокировать попадание прямых солнечных лучей на передний элемент. Мы писали больше о блендах объектива здесь.

2. Используйте свою руку или другой объект

   Если просто положить руку на объектив, чтобы заблокировать солнечный свет, можно полностью устранить ореолы и блики. Очень простой метод, который работает!

3. Используйте высококачественные линзы

   Высококачественные объективы профессионального уровня дороги, но чаще всего они поставляются с удивительными технологиями покрытия, которые помогают значительно уменьшить или даже устранить проблемы бликов.

4. Используйте объективы с постоянным фокусным расстоянием вместо увеличения

   Как правило, у объективов с постоянным фокусным расстоянием более простая оптическая формула, чем у увеличения, и определенно меньше оптических элементов.Чем меньше элементов вам придется иметь дело, тем меньше будет бликов на изображениях.

5. Изменить перспективу / кадрирование

   Иногда просто изменение положения источника света в кадре может иметь огромное значение.

Обратите внимание на блики объектива с правой стороны изображения

К сожалению, хотя рекомендуется не снимать бленду объектива и знать, что вы можете заблокировать свет рукой или другими предметами, снимая прямо на солнце и включение его в изображение сделает эти усилия бесполезными.В таких ситуациях полностью измените перспективу / кадрирование или используйте только высококачественные линзы с линзами с многослойным покрытием.

Часто задаваемые вопросы о бликах

Ниже приведены некоторые из часто задаваемых вопросов, связанных с бликами:

Что вызывает блики?

Блики линз обычно вызваны ярким источником света. Эффект бликов от линз может варьироваться в зависимости от расположения источника света в кадре. Если источник света очень сильный (например, солнце), его световые лучи могут достигать передней части линзы и вызывать блики линзы, даже если сам источник света не включен в изображение.

Плохая засветка объектива?

Блики от линз могут повредить ваши изображения, особенно когда они закрывают большую часть изображения. Однако не все блики на линзах плохи — некоторые фотографы и видеооператоры даже намеренно используют их в своих изображениях и кадрах, чтобы они выглядели кинематографично.

Как избавиться от бликов на линзах?

Исключение ярких источников света из кадра, а также недопущение попадания их световых лучей на объектив может полностью устранить блики объектива.При съемке в условиях дневного света обязательно используйте бленду объектива, чтобы солнечные лучи не попадали на переднюю часть объектива.

Как остановить засвет линзы ночью?

Если вы хотите уменьшить блики объектива при съемке ночью, вам следует избегать использования малых диафрагм, которые могут усилить эффект бликов на ваших изображениях. Кроме того, попробуйте использовать высококачественные объективы с постоянным фокусным расстоянием с хорошим покрытием, которые помогут справиться с бликами. Наконец, не забудьте снять с объектива все фильтры.

Следует ли использовать бленду объектива ночью, чтобы избежать бликов?

Бленда объектива предназначена для предотвращения попадания солнечных лучей на переднюю часть объектива. Однако если вы снимаете ночью, и над вами светит луна или яркие уличные фонари, вам следует использовать бленду.

Если вам интересно узнать больше, ниже приведен список статей о других типах аберраций и проблемах, которые мы ранее публиковали на сайте Photography Life:

Объектив водной сферы: Refraction & Light Science Activity

Световые лучи от лампочки или свечи изгибаются, когда попадают в наполненную водой сферу, и снова изгибаются, когда покидают сферу, как показано на схеме ниже (щелкните, чтобы увеличить).Единственные световые лучи, которые не изгибаются, — это те, которые входят в сферу под прямым углом в 90 градусов, то есть те, которые проходят через центр чаши.

Сфера действует как линза, фокусируя проходящий свет на изображение на другой стороне. Изображение должно лежать на прямой линии от объекта через центр линзы.

Изображение перевернуто и перевернуто справа налево. Движение изображения также является обратным: когда объект движется вверх, изображение движется вниз; когда объект приближается к сфере, изображение удаляется дальше.Может помочь изобразить качели: когда одна сторона движется вверх, другая движется вниз.

У каждой линзы есть точка фокусировки — точка, в которой световые лучи издалека сходятся после прохождения через линзу. Расстояние от центра объектива до фокальной точки называется фокусным расстоянием . Измерьте фокусное расстояние объектива, найдя яркий источник света на расстоянии более 30 футов (9 м). Используя белую карточку, найдите расстояние от линзы до изображения.Это фокусное расстояние.

Если объект находится ближе, чем на одно фокусное расстояние к центру линзы водной сферы, линза не может отклонить световые лучи от объекта настолько, чтобы собрать их вместе, чтобы сформировать изображение. Однако, когда вы смотрите через линзу водной сферы на ближайший объект, линза вашего глаза может завершить изгиб, формируя изображение на сетчатке. Изображение на вашей сетчатке, сделанное с помощью линзы водной сферы, больше, чем самое большое изображение, которое вы могли бы сделать одним только глазом.Таким образом, водная сфера является увеличительным стеклом.

Изображение, которое вы видите, может быть нечетким и искаженным, но должно быть узнаваемым. Также возможно искажение цвета. Нечеткость возникает из-за сферической аберрации — сфера не идеальная форма для линзы; цвета обусловлены хроматической аберрацией — свет разных цветов изгибается на разную величину при входе или выходе из линзы.

Физики добиваются идеальной линзы, неверно направляя свет

От рибосом, собирающих белки, до вирусов, атакующих клетки, — основные драмы в биологии происходят в масштабе, который, как ни удивительно, всего на порядок ниже разрешения лучших оптических микроскопов .Обычные линзы имеют жесткое ограничение: световые волны, распространяющиеся через них, не могут нести детали намного меньше, чем их собственные гребни и впадины. Появились умные обходные пути, такие как микроскопия со структурированным освещением, но все они имеют ограничения: они слишком медленны для отображения динамических процессов или отравляют клетки слишком большим количеством света.

Оригинальная история * перепечатано с разрешения Quanta Magazine , редакционно независимого подразделения SimonsFoundation.org , чья миссия состоит в том, чтобы улучшить понимание науки общественностью путем освещения исследований и тенденций в математике, физических науках и науках о жизни. * Эффект был впервые продемонстрирован в ограниченных случаях более десяти лет назад, но благодаря достижению его новыми способами, два группы «сделали отрицательное преломление практической реальностью на оптических частотах», — сказал сэр Джон Пендри, профессор физики в Имперском колледже Лондона, который не принимал участия в новой работе.

Теперь, после недавних достижений, исследователи закладывают основу для «идеальной линзы», которая может разрешать субволновые характеристики в реальном времени, а также для набора других оптических инструментов, которые долгое время считались невозможными.Эти устройства выходят за старые оптические ограничения, отклоняя лучи света «неправильным» путем — явление, известное как отрицательное преломление.

В дополнение к биологической визуализации, идеальные линзы могут использоваться, среди прочего, для биочувствительности отдельных молекул, нанотехнологий, сбора света и (теоретически) идеально эффективных солнечных панелей.

«Единственная предпосылка для создания [идеальной линзы] — это отрицательная рефракция, которую мы продемонстрировали», — сказал Айк ​​Арутюнян, научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории в Аргонне, штат Иллинойс., и ведущий автор одного из новых исследований. «Остальное — это просто технические проблемы, которые необходимо решить».

От воздуха до серебра, каждая среда имеет «показатель преломления», связывающий скорость света в вакууме с его скоростью внутри среды. Это число, включенное в формулу тысячелетней давности, известную как закон Снеллиуса, дает угол, под которым изгибается луч света, когда он входит в среду. Например, когда свет проходит из воздуха в стекло, показатель преломления увеличивается примерно от 1 до 1.5, что означает, что свет замедляется и его угол становится круче.

Репродукция страницы из рукописи персидского математика Ибн Сала, показывающей его открытие закона преломления, ныне известного как закон Снеллиуса, ок. 984.

В 1967 году русский ученый Виктор Веселаго задался вопросом: а что, если это число и, следовательно, этот угол были отрицательными? Его знак минус полностью изменил уравнения оптики, дав фантастические новые решения, в которых свет тянулся, а не толкался, когда ударялся о поверхность, и растягивался, когда обычно сжимался в ударную волну.Лучше всего то, что в то время как обычные изогнутые линзы могут формировать изображения только объектов, расположенных в «фокусной точке», отрицательное преломление достигается с помощью * * плоской линзы, которая может формировать изображения больших областей пространства.

Но все это казалось выдумкой. Чтобы отрицательно преломлять свет, материал должен каким-то образом посылать свои волны назад, когда его энергия течет вперед. «Реакция научного сообщества на этот результат изначально не была положительной», — сказал Веселаго, которому сейчас 84 года. «Многие считали, что отрицательный знак … в формуле был какой-то« математической шуткой »и не мог быть реализован физически.”

Веселаго потратил несколько лет на поиск материалов с отрицательным показателем преломления. «Однако все мои попытки провалились», — сказал он. Концепция была забыта.

Затем, в 2000 году, статья Пендри в Physical Review Letters возродила интерес к этой идее. Пендри доказал, что отрицательное преломление обеспечивает не только плоское, но и «идеальное» линзирование, поскольку отрицательно преломляющие материалы могут улавливать и усиливать крошечные волны, которые охватывают мелкозернистые края объектов. Обычно это излучение «ближнего поля» затухает в пределах нанометров от объекта, и только большие гребни и впадины распространяются наружу.