Светосила

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Светоси́ла объекти́ва — отношение освещённости оптического изображения, образованного объективом в плоскости светочувствительного материала, к яркости фотографируемого объекта.

Иногда светосилой неправильно называют величину знаменателя максимального относительного отверстия.

Содержание

1 Численное выражение светосилы
2 Учет светосилы при съёмке
- 2.1 Эффективная светосила
3 Потери света в объективе
4 Внутренние отражения света в объективе
5 Типичные значения знаменателя максимального относительного отверстия объективов разных классов:
6 Литература

[править] Численное выражение светосилы

Светосила $J\!$ пропорциональна площади действующего отверстия объектива ${\pi \over 4} \cdot d^2$ (где $d\!$ – диаметр действующего отверстия), делённой на квадрат главного фокусного расстояния, т. е. ${\pi \over 4}d^2 :f^2$ , или ${\pi \over 4}\cdot\left({d \over f}\right)^2$ . Следовательно, светосила объектива тем выше, чем больше его относительное отверстие.

Выразив ${d \over f}$ через ${1 \over K}$ , где $K\!$ — число шкалы диафрагмы, получим:

$J={\pi \over 4} \cdot {1 \over K^2}$

Из формулы следует, что чем больше число диафрагмы, тем меньше светосила объектива. Таким образом, диафрагмирование уменьшает светосилу объектива.

Для сравнения светосилы двух объективов необходимо брать отношение квадратов знаменателей относительных отверстий:

${K_2^2 \over K_1^2}=\left({K_2 \over K_1}\right)^2$

Например, светосила объективов с относительными отверстиями 1:4 и 1:8 будет отличаться в ${8^2 \over 4^2}=4$ раза.

[править] Учет светосилы при съёмке

Если объекты съёмки расположены от фотоаппарата не в фотографической бесконечности, а ближе, то освещённость оптического изображения уменьшается, так как сопряжённое фокусное расстояние, т. е. расстояние от изображения до задней главной плоскости объектива, всегда больше его главного фокусного расстояния. В этом случае фактическая светосила объектива тоже уменьшается. До масштаба 1:10, что приблизительно соответствует расстояниям от объекта съёмки до фотоаппарата более десяти фокусных расстояний объектива, уменьшение светосилы в расчет не принимают. При репродуцировании в крупном масштабе и макрофотосъёмке уменьшение светосилы необходимо учитывать, так как оно влечет за собой увеличение выдержки. В современных фотокамерах изменение светосилы учитывается автоматически.

[править] Эффективная светосила

Относительное отверстие объектива является геометрическим понятием и характеризует его светосилу только условно. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз, поэтому световой поток доходит ослабленным до светочувствительного элемента. Светосила, учитывающая эти потери, называется эффективной светосилой.

[править] Потери света в объективе

Потеря света, уменьшающая прозрачность $T\!$ объектива, определяется по формуле:

$T=(1-P)^n \cdot (1-\alpha)^m$

где $P\!$ – доля света, теряемая при отражении одной поверхностью раздела; $n\!$ – число поверхностей раздела воздух–стекло; $\alpha\!$ – поглощение света 1 см стекла; $m\!$ – суммарная толщина линз в см.

Величина $T\!$ называется коэффициентом светопропускания объектива.

В среднем у непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1% на каждый сантиметр толщины стекла и на 5% за счет отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух–стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0,65, а у просветлённых – 0,9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветленных объективов световой поток ослабляется в среднем на 0,1, поэтому поправку в выдержку вносить необязательно. В настоящее время все объективы выпускаются просветлёнными.

[править] Внутренние отражения света в объективе

Отраженные и рассеянные линзами объектива лучи света равномерно засвечивают светочувствительный элемент. Эти лучи уменьшают контраст оптического изображения. Снижение контраста происходит потому, что рассеянный свет для ярких участков изображения составляет очень небольшой процент, а для слабо освещённых – весьма значительный. Поэтому светорассеяние сильно уменьшает различие деталей в тенях и менее значительно в света́х.

Светорассеяние увеличивается при наличии царапин на линзах объектива и особенно при потертости их поверхности в центре, сильной запылённости, сколов стекла около оправы. Поэтому с фотографическими объективами необходимо обращаться бережно.

Аналогично действуют и лучи, рассеиваемые оправой объектива, диафрагмой, стенками фотоаппарата.

[править] Типичные значения знаменателя максимального относительного отверстия объективов разных классов:

Leica Noctilux для дальномерной фотокамеры: 1,0
Юпитер-3 для дальномерной фотокамеры (оптическая схема «зоннар»): 1,5
Объективы с постоянным фокусным расстоянием для зеркальной камеры: 1,4 — 3,6
Недорогой вариообъектив (зум) для зеркальной камеры: : 3.3 — 5.6
Автофокусная мыльница: 5,6
Мыльница за 500 руб: 8 — 11

[править] Литература

Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977. Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии., М., «Лёгкая индустрия», 1976

Категории: Фототермины | Оптика