 |
|
F – расстояние до изображения
Основные параметры объектива
Рассказывая об оптике, мы будем постоянно оперировать несколькими терминами, описывающими основные параметры объективов. Наиболее важными характеристиками каждого объектива являются его фокусное расстояние, угол зрения и относительное отверстие. Безусловно, с этими понятиями большинство из читателей в обычной жизни сталкивается весьма редко. Поэтому мы постараемся объяснить все эти понятия наиболее наглядно на примере простейшего объектива — обычной собирающей (положительной) линзы, применяемой в очках для дальнозорких или в качестве увеличительной лупы.
Итак, по определению фокусное расстояние простой линзы — это расстояние от ее оптического центра до построенного ею изображения бесконечно удаленного предмета. Самый удобный для наших наглядных физических экспериментов бесконечно удаленный предмет — это солнце. Возьмем в одну руку лист бумаги, а во вторую — собирающую линзу. Развернем эту конструкцию так, чтобы линза оказалась между листом бумаги и солнцем. На листе бумаги появится солнечный зайчик — изображение солнца, построенное нашей линзой. Теперь будем перемещать лист и линзу относительно друг друга, добиваясь максимально резкого изображения солнца. При некотором расстоянии от листа до линзы изображение солнца превратится в яркую четкую точку. Именно это расстояние от центра линзы до изображения солнца на листе бумаги и носит название фокусного расстояния линзы. Измеряется фокусное расстояние объективов обычно в миллиметрах или сантиметрах. А вот для маркировки линз (к примеру — в очках) обычно принято использовать обратную величину, оптическую силу, выражаемую в диоптриях. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы связаны друг с другом формулой
D = 1—F , где D — оптическая сила (Dn)
F — фокусное расстояние (м)
Нетрудно подсчитать, что линза с фокусным расстоянием 20 сантиметров (1/5 метра) имеет оптическую силу 5 диоптрий (+5).
Теперь проведем второй эксперимент. Возьмем другую линзу примерно того же диаметра, но меньшей оптической силы и проделаем все то же самое, что и с первой. Для того чтобы изображение солнца стало четким, эту линзу нужно будет отодвинуть гораздо дальше от листа бумаги. К тому же изображение солнца будет крупнее и менее ярким. Этот эксперимент позволяет сделать сразу несколько важных выводов.
Вывод первый — чем больше фокусное расстояние линзы, тем более крупным и «приближенным» будет изображение объекта съемки. Размер изображения объекта, естественно, зависит не только от фокусного расстояния линзы, но и от взаимного расположения линзы, объекта съемки и его изображения. Эти три величины связаны друг с другом простой формулой тонкой линзы.
1—F = 1—L + 1—f ,
Где F – фокусное расстояние объектива
L – расстояние до объекта съемки
f – расстояние до изображения
Вывод второй — при одинаковом диаметре линза с меньшим фокусным расстоянием дает более яркое изображение. Отношение диаметра линзы к фокусному расстоянию называется относительным отверстием линзы и характеризует ее светосилу. Чем больше светосила линзы, тем больше лучей она собирает и, соответственно, тем ярче будет даваемое ею изображение.
Реальные объективы, конечно, гораздо сложнее по конструкции, чем обычная линза. Любой современный объектив состоит из нескольких линз разной оптической силы (как собирающих, так и рассеивающих), причем некоторые из линз могут быть склеены вместе или даже передвигаться относительно друг друга. Но понятия фокусного расстояния и светосилы любого объектива имеют, в общем, тот же смысл, как и для линз в наших экспериментах.