Чем отличаются объективы: Объективы и их разнообразие / Съёмка для начинающих / Уроки фотографии

Объективы и их разнообразие / Съёмка для начинающих / Уроки фотографии

Дата публикации: 24.11.2017

Мы приобретаем фотоаппараты, как правило, с «китовым» объективом (англ. kit — комплект, набор). В процессе съёмки фотографу становится интересна и другая оптика. И тут начинается гонка за объективом мечты. 🙂

Видоискатель — это наши глаза в фотоаппарате. Основная функция объектива заключается в преломлении световых лучей так, чтобы они, пройдя сквозь оптическую систему, корректно отображались на светочувствительном элементе: матрице или плёнке.

Конструкция объектива. Диафрагма. Глубина резкости

Объектив состоит из системы линз, металлической или пластиковой оправы и диафрагмы. В зависимости от качества объектива, количество линз и их групп варьируется.

Линзы сделаны из оптического стекла и собраны в единую систему внутри оправы. От точности их взаимного расположения во многом зависит качество изображения. Диафрагма представляет собой перегородку с круглым отверстием переменного диаметра. Её назначение — пропускать нужное нам количество света, регулируя резкость изображения. То есть она служит для изменения глубины резко изображаемого пространства (ГРИП).

ГРИП — это диапазон или область резкости перед объектом съёмки и за ним. Если диапазон маленький, говорят о малой глубине резкости, если большой — о большой глубине резкости. Диапазон становится меньше с уменьшением значения диафрагмы.

С диафрагмой напрямую связано понятие светосилы объектива.

Светосила обозначает максимальное количество света, которое может пропустить объектив. В отношении объектива это ещё и значение максимально открытой диафрагмы. Поэтому, если говорить о типах оптики, в отдельную группу сразу нужно выделить светосильные объективы. Они отличаются высокой светопропускающей способностью. Кстати, к ним относятся не только объективы со светосилой f/1.4 или f/1.8. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм и светосилой f/2.8 также является светосильным.

Основной особенностью такой оптики является возможность делать качественные снимки в условиях недостаточного освещения, создавать кадры с малой глубиной резкости. В зависимости от качества объектива, меняется красота и рисунок заднего плана.

Как использовать разную оптику по максимуму? Узнайте в новом курсе «Фотосъёмка на разные объективы».

Фокусное расстояние: угол зрения

Угол зрения — это то пространство, которое попадает в кадр и отображается на светочувствительном сенсоре. Оно измеряется в градусах. Угол зрения человека равен 50–55 градусам. С этим понятием неразрывно связано фокусное расстояние. Это те цифры, которыми маркируются объективы. Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение, тем шире угол и больше его численное значение и тем больше пространства помещается в кадр. С увеличением фокусного расстояния угол обзора уменьшается. На основании этих отличий объективы можно классифицировать на широкоугольные (короткофокусные), нормальные (среднефокусные) и теле- или длиннофокусные.

К широкоугольным относятся объективы с углом зрения от 52 градусов и шире.

В эквивалентном фокусном расстоянии к ним будут относиться объективы с ФР до 35–37 мм. Они визуально отдаляют объекты. Их основное назначение — съёмка в ограниченных и замкнутых пространствах (тогда, когда необходимо, чтобы в кадр помещалось как можно больше пространства). При съёмке на широкоугольник следует помнить о геометрических искажениях (дисторсиях), которые являются неотъемлемой особенностью подобного рода объективов.

К следующей группе относятся так называемые «нормальные» объективы. Угол их зрения приближен к человеческому зрению.

Съёмка, по сути, ведётся по признаку «что вижу, то и попадает в кадр». К основным фокусным расстояниям нормальных объективов относят 40–60 мм (в эквиваленте). «Нормальный» объектив представляет собой штатник. Его обычно путают с «китовым» объективом. Последним называют объектив из комплекта.

И к последней группе относятся длиннофокусные или телеобъективы (ФР 70–75 мм и больше).

Основным предназначением телевиков является съёмка удалённых объектов. Их также можно использовать и для портретной съёмки.

В зависимости от диапазона фокусных расстояний, все объективы делятся на дискретные (с фиксированным фокусным расстоянием — фиксы) и зумы (с переменным фокусным расстоянием, трансфокаторы).

Самый популярный фикс — «полтинник» (ФР 50 мм). У зумов фокусное расстояние меняется. Наиболее часто используемый зум-объектив — «китовый» объектив с фокусными расстояниями 18–55 мм.

Существуют объективы и для полнокадровых зеркальных фотоаппаратов, размер матрицы которых аналогичен размеру кадра 35-мм плёночного фотоаппарата (24×36 мм), и для зеркалок формата APS. Последние могут не подойти на полнокадровые фотоаппараты, поскольку имеют другой байонет (например, у камер Canon). При использовании полнокадровых объективов на камерах с APS-матрицами фокусное расстояние объектива следует умножить на кроп-фактор фотоаппарата.

В этой статье мы рассмотрели основные принципы работы объективов и их устройство. Существует множество особенностей работы с оптикой при разных сюжетах. Все они подробно рассмотрены в онлайн-курсе Fotoshkola.net «Фотосъёмка на разные объективы».

Дата публикации: 24.11.2017

Samuel Ph

Занимается фотографией более 7 лет. Сотрудничает с ведущими модельными агентствами, дизайнерами и стилистами Санкт-Петербурга. Постоянный автор сообщества Nikon. Автор проекта Lego Live.

Автор курсов Fotoshkola.net

Какие бывают объективы и чем отличаются объективы друг от друга

Знаете ли вы наиболее важные параметры объектива? Нет, это не стоимость.

Это те параметры, что подходят по условиям съемки.

Неважно, какой вид объектива вы при этом используете.

Объектив должен помогать вам, а не служить дорогой заглушкой на фотоаппарате.

Какой объектив нужен начинающему и неопытному фотографу?

Тот, который будет работать, а не лежать на полке из-за низкой светосилы или неподходящего фокусного расстояния.

Для этого нужно знать, какими объективы бывают, когда применяются и чем отличаются друг от друга.

Знаменитый полтинник, который многие опрометчиво считают портретным или используют в качестве штатного объективы

Чем отличаются объективы друг от друга

Верно.

Своей светосилой и фокусными расстояниями.

Фокусное расстояние объектива влияет на жанр съемки, в котором вы можете использовать этот объектив.

Есть фокусные расстояния, что больше подходят для съемки пейзажей, чем портретов. И наоборот.

Иначе говоря, существуют объективы для съемки пейзажей, как и отдельные объективы для съемки портретов.

Нельзя утверждать, что на широкоугольный объектив для пейзажей нельзя сфотографировать портрет.

Можно, но это будет специфичный портрет из-за искажений перспективы, что присущи пейзажным объективам при съемке человека с близкого расстояния.

Пропорции тела человека будут нарушены, но многие фотографы используют подобный способ ради комичных портретов или когда поставлена задача намеренного искажения пропорций тела.

Иначе говоря:

Выбирая объектив, нужно знать для какого жанра фотографии он подходит наилучшим образом.

Другой параметр на который влияет объектив это качество рисунка.

Как правило, чем дороже объектив, тем лучше его рисунок из-за более качественных линз в своей конструкции.

Но, это сильно сказывается на цене объектива.

Они дороги.

Светосильные объективы обладают просветленными линзами, что сказывается на качестве рисунка в положительную сторону.

Резюмируя.

Объектив влияет на качество рисунка и тот жанр фотографии, в котором его можно использовать.

Какие объективы бывают

Объективы подразделяют на несколько основных видов:

• Широкоугольные для съемки пейзажей (до 35 мм фокусного расстояния)
• Стандартные, что более-менее подходят для съемки большинства сюжетов (от 35 мм до 75 мм фокусного расстояния)
• Телеобъективы (свыше 75 мм)

На скрине ниже вы видите широкоугольные объективы.

Первый из них это обычный зум объектив, второй светосильный фикс.

Сравните цены.

Следующий скрин показывает стандартные объективы.

Первый из них это обычный темный зум объектив, другие это светосильные зумы.

Светосильный зум объектив 24-70 мм обожаем многими свадебными фотографами и является их штатником.

На нижнем скрине вы видите телеобъективы и их стоимость: светосильный фикс, темный и светосильный зумы.

Обратите внимание.

Штатный стандартный объектив, вроде китового объектива 18-55 мм, вполне подходит для съемки пейзажей и портретов.

Разумеется, телевик с портретной съемкой справится лучше, нежели кит. Но, китовый вполне позволяет заниматься портретной фотографией.

Как и фотографировать пейзажи, несмотря на то, что пейзажный объектив больше подходит для съемки пейзажей из-за большего угла обзора.

По конструктиву объективы подразделяются на зумы и фиксы.

Фикс и зум объективы

Разница между этими видами объективов заключается в возможности изменения фокусного расстояния при съемке.

Фикс объектив означает объектив с фиксированным фокусным расстоянием, которое невозможно изменить.

Иначе говоря, если нужно приблизить или отдалить сцену съемки, то нужно подойти ближе или отойти дальше.

Наиболее популярные и известные фиксы это объективы с фокусным расстоянием 35 мм, 50 мм, 85 мм и 100 мм.

Зум объективы предоставляют возможность изменения фокусного расстояния.

Вы легко можете приблизить или отдалить снимаемую сцену, оставаясь на одном месте.

У начинающих фотографов встречаются стандартные зум объективы 18-55 мм или 18-105 мм, которые продаются вместе с фотоаппаратом.

Диапазон значений между цифрами показывает диапазон фокусных расстояний, что может использовать объектив. От и до.

Выбор широкого диапазона фокусных расстояний производителем обуславливает универсальность объектива для разных жанров фотографии.

Можно ли сказать, что фикс хуже, чем зум, поскольку не предоставляет возможность изменения фокусного расстояния?

Нельзя.

Как правило, светосильный фикс будет значительно дешевле, чем светосильный зум из-за меньшей сложности конструкции.

Качества рисунка у фиксов значительно выше, благодаря неподвижной конструкции объектива.

У этих видов объективов разное использование и предназначение. Но при этом, фикс может заменить зум, как и наоборот.

Все зависит от условий использования и жанра снимаемой фотографии.

Автофокусные и мануальные объективы

Следующий параметр, которым различаются объективы это способ фокусировки.

Различают два способа:

• Автофокусную USM или STM
• Мануальную

В первом случае, объектив самостоятельно наводится на резкость по прижатию кнопки спуска затвора фотоаппарата. Во втором случае объектив наводят вручную, вращая кольцо фокусировки.

Автофокусные объективы быстрее, удобнее и стоят дороже.

Проблема автофокусных объективов кроется в их возможном неточном наведении на резкость из-за ошибки автофокуса.

Мануальный объектив наводится на резкость идеально, и точность наведения зависит исключительно от рук и глаз фотографа.

Съемка на мануальном объективе требует больше времени на фокусирование, что осложняет съемку динамических быстроменяющихся сюжетов и эмоций.

Я не рекомендую начинающим фотографам рассматривать мануальные объективы.

Даже несмотря на их меньшую стоимость.

Следующее, чем отличаются объективы это светосила.

Светосильные объективы

Светосила характеризует количество проходящего света через объектив и попадающего в фотоаппарат к тому количеству света, что попадает в объектив.

Светосильный объектив подразумевает более комфортную съемку в условиях недостаточной освещенности и обеспечение более коротких выдержек. Как и возможность использования меньшей глубины резкости.

Из-за использования светлых и качественных линз в конструкции, светосильные объективы обладают лучшим рисунком и микроконтрастом.

Подтверждением светосильного объектива служит обозначение f/2,8 и ниже. Цифра в знаменателе дроби обозначает диафрагменное число, на которую открывается диафрагма объектива.

Чем меньше диафрагменное число объектива, тем меньшую глубина резкости обеспечивает объектив при большей светосиле и стоимости самого объектива

По исполнению светосильные объективы могут быть фиксами или зумами, автофокусными или мануальными.

Светосила это отдельный параметр объектива не связанный с видом объектива напрямую.

Пыле- и влагозащищенные объективы

Конструкция объектива может предусматривать пылевую защиту и защиту от влаги для съемки в экстремальных условиях.

Это сказывается на стоимости объектива, но позволяет использовать его без опасений выхода из строя после случайного удара или падения.

Пейзажные, портретные и макро объективы

Начинающие ошибочно выводят эти объективы в отдельный вид.

Но это объективы с фокусным расстоянием, которые лучше остальных подходят какому-либо жанру фотографии.

Например.

Портретный объектив это любой зум объектив с фокусным расстоянием в пределах 75 мм-200 мм.

Это может быть светосильный зум или влагозащищенный фикс объектив.

Не важно.

Суть заключается в фокусном расстоянии, а не в конструкции объектива.

Китовый стандартный объектив 18-55 мм

Это универсальный не светосильный зум объектив 18-55 мм.

Не самый качественный объектив, но он идеален для изучения фотографии и обучения фотосъемке из-за подходящего диапазона фокусных расстояний.

Вы легко можете получить замечательные снимки с него, если будете знать его недостатки и будете уметь их обходить.

Не верьте, когда кто-то утверждает, что это исключительно плохой объектив.

В статье «Как снимать китовым объективом хорошие фотографии», я рассказываю, как избежать распространенных дефектов этого замечательного объектива.

Используя информацию из статьи, попробуйте расшифровать виды объективов, их предназначение и тип конструкции, не прибегая к подсказкам.

Если у вас получиться это проделать, то считайте, что вы начали разбираться в видах объективов и их предназначении.

Canon : Технологии Canon | Canon Science Lab

Для работы этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.

Слово «линза» обязано своим происхождением латинскому слову, обозначающему чечевицу, крошечные бобы, которые с древних времен были важным ингредиентом средиземноморской кухни. Выпуклая форма чечевицы привела к тому, что их латинское название было придумано для стекла, обладающего такой же формой.

Благодаря тому, как линзы преломляют падающий на них свет, они используются для концентрации или рассеивания света. Свет, попадающий в линзу, может быть изменен многими различными способами в соответствии, например, с составом, размером, толщиной, кривизной и комбинацией используемой линзы. Для использования в таких устройствах, как камеры, телескопы, микроскопы и очки, производится множество различных видов линз. Копировальные машины, сканеры изображений, оптические транспондеры и передовое оборудование для производства полупроводников — это другие более современные устройства, в которых используется способность линз рассеивать или конденсировать свет.

Выпуклые и вогнутые линзы, используемые в очках

Линзы можно разделить на два основных типа: выпуклые и вогнутые. Линзы, которые толще в центре, чем по краям, являются выпуклыми, а те, которые толще по краям, — вогнутыми. Пучок света, проходящий через выпуклую линзу, фокусируется линзой в точку по другую сторону линзы. Эта точка называется фокусом. В случае вогнутых линз, которые рассеивают, а не конденсируют световые лучи, фокус находится перед линзой и является точкой на оси входящего света, из которой, кажется, исходит рассеянный световой пучок через линзу.

Вогнутые линзы для близоруких, выпуклые для дальнозорких

Вогнутые линзы используются в очках, корректирующих близорукость. Поскольку расстояние между хрусталиком глаза и сетчаткой у близоруких людей больше, чем должно быть, такие люди не могут четко различать удаленные предметы. Размещение вогнутых линз перед близоруким глазом уменьшает преломление света и удлиняет фокусное расстояние, так что изображение формируется на сетчатке.

Выпуклые линзы используются в очках для коррекции дальнозоркости, когда расстояние между хрусталиком глаза и сетчаткой слишком мало, в результате чего фокус находится за сетчаткой. Очки с выпуклыми линзами увеличивают преломление и соответственно уменьшают фокусное расстояние.

Телеобъективы представляют собой комбинацию выпуклых и вогнутых линз

В большинстве оптических устройств используется не одна линза, а комбинация выпуклых и вогнутых линз. Например, сочетание одной выпуклой линзы с одной вогнутой линзой позволяет более детально рассмотреть удаленные объекты. Это связано с тем, что свет, сконденсированный выпуклой линзой, еще раз преломляется вогнутой линзой в параллельный свет. Это устройство сделало возможным создание телескопа Галилея, названного в честь его изобретателя 17 века Галилея.

Добавление второй выпуклой линзы к этой комбинации дает простой телеобъектив, в котором передняя выпуклая и вогнутая линзы служат для увеличения изображения, а задняя выпуклая линза сжимает его.

Добавление еще двух пар выпуклых/вогнутых линз и механизма регулировки расстояния между одиночными выпуклой и вогнутой линзами позволяет изменять увеличение в непрерывном диапазоне. Так работают зум-объективы.

Линзы

, корректирующие размытие цветов

Сфокусированное изображение через одну выпуклую линзу на самом деле очень слегка искажено или размыто в результате явления, известного как аберрация линзы. Причина, по которой объективы фотоаппаратов и микроскопов сочетают в себе так много линз, заключается в том, чтобы исправить эту аберрацию для получения четких и достоверных изображений.
Одной из распространенных аберраций объектива является хроматическая аберрация. Обычный свет представляет собой смесь света многих разных цветов, то есть длин волн. Поскольку показатель преломления стекла для света различается в зависимости от его цвета или длины волны, положение, в котором формируется изображение, зависит от цвета, создавая размытие цветов. Эту хроматическую аберрацию можно устранить, комбинируя выпуклые и вогнутые линзы с разными показателями преломления.

Стекло с низкой хроматической аберрацией

Специальные линзы, известные как флюоритовые линзы, обладающие очень низкой дисперсией света, были разработаны для решения проблемы хроматической аберрации. Флюорит на самом деле представляет собой фторид кальция (CaF ₂ ), кристаллы которого существуют в природе. К концу 1960-х годов компания Canon разработала технологию искусственного создания кристаллов флюорита, а во второй половине 1970-х мы создали первые линзы UD (Ultra Low Dispersion) из оптического стекла с низкой дисперсией. В 19В 90-х годах мы усовершенствовали эту технологию для создания линз Super UD. В современных телеобъективах серии EF используется смесь флюорита, элементов UD и Super UD.

Асферические линзы для коррекции сферической аберрации

Существует еще четыре основных типа аберрации: сферическая и кома, астигматизм, кривизна поля и дисторсия. Вместе с хроматической аберрацией эти явления составляют так называемые пять аберраций Зейделя. Сферическая аберрация относится к размытию, возникающему в результате прохождения света через периферию линзы и схождения в точке, расположенной ближе к линзе, чем свет, проходящий через центр. Сферическая аберрация неизбежна в одной сферической линзе, поэтому для ее уменьшения были разработаны асферические линзы, кривизна которых слегка изменена по направлению к периферии.

В прошлом для исправления сферической аберрации требовалось сочетание множества различных линз, поэтому изобретение асферических линз позволило существенно сократить общее количество элементов, необходимых для оптических инструментов.

Линзы, использующие дифракцию света

Поскольку свет представляет собой волну, когда он проходит через маленькое отверстие, он дифрагирует наружу, к теневым областям. Это явление можно с пользой использовать для управления направлением света путем создания концентрических пилообразных канавок на поверхности линзы. Такие линзы известны как дифракционные оптические элементы. Эти элементы идеально подходят для небольших и легких линз, которые фокусируют лазерные лучи, используемые в проигрывателях компакт-дисков и DVD. Поскольку лазеры, используемые в электронных устройствах, излучают свет с одной длиной волны, для достижения точной конденсации света достаточно однослойного дифракционного оптического элемента.

Однообъективные зеркальные (SLR) объективы для фотокамер, в которых используются многослойные дифракционные оптические элементы

Хроматическая аберрация, вызванная дифракцией, с одной стороны, и рефракцией, с другой, возникает совершенно противоположным образом. Умелое использование этого факта позволяет создавать небольшие и легкие телеобъективы.
В отличие от звукоснимателей для CD- и DVD-плееров, включение простых дифракционных оптических элементов в объективы зеркальных камер приводит к генерации рассеянного света. Однако эту проблему можно решить, используя многослойные дифракционные оптические элементы, в которых два дифракционных оптических элемента выровнены с точностью до нескольких микрометров.

Если это устройство затем сочетается с рефракционной выпуклой линзой, можно исправить хроматическую аберрацию. Эти дифракционные линзы меньше и легче, чем чисто преломляющие линзы, которые обычно использовались до сих пор, и теперь все чаще используются спортивными и новостными фотографами.

Огромная линза: телескоп Subaru на вершине горы Мауна-Кеа на Гавайях

Чем больше зеркало астрономического телескопа, тем выше способность телескопа улавливать свет. Главное зеркало телескопа Subaru, построенного Японской национальной астрономической обсерваторией, имеет диаметр 8,2 м, что делает Subaru самым большим оптическим телескопом в мире, который может похвастаться очень высоким разрешением с дифракционным пределом всего 0,23 угловых секунды. Этого разрешения достаточно, чтобы разглядеть маленькую монету, лежащую на вершине горы Фудзи, даже из Токио. Более того, телескоп Subaru примерно в 600 миллионов раз более чувствителен к свету, чем человеческий глаз. Даже самые большие телескопы до Subaru не могли наблюдать за звездами на расстоянии более одного миллиарда световых лет, но Subaru может улавливать свет от галактик, находящихся на расстоянии 15 миллиардов световых лет. На самом деле считается, что свет с расстояния 15 миллиардов световых лет и дальше является светом, произведенным «большим взрывом», который предположительно породил Вселенную.

Основная камера Subaru с очень широким полем зрения

Основная камера Subaru может похвастаться очень широким полем зрения в 30 минут, что эквивалентно диаметру полной луны, наблюдаемой с Земли, что позволяет Subaru делать не только очень точные, но и быстрые наблюдения за небом. Единственный в мире телескоп, оснащенный стеклянным главным зеркалом диаметром 8 м, Subaru является мощным подспорьем в исследованиях зарождения галактик и строения Вселенной. Раньше конструктивные соображения не позволяли размещать тяжелые оптические системы поверх основного фокуса больших телескопов-рефлекторов. Эта проблема была решена путем разработки более компактной и легкой оптической системы корректора основного фокуса, состоящей из семи больших линз в пяти группах. 9№ 0004

Этот прецизионный объектив диаметром 52 см и общим весом 170 кг является плодом разработки и технологий производства объективов Canon. Звездный свет, улавливаемый самым большим в мире зеркалом и проходящий через это устройство, фокусируется на гигантской ПЗС-матрице, состоящей из десяти ПЗС-матриц с разрешением 4096 x 2048 пикселей и создающих изображения размером 80 мегапикселей.

Как работают линзы? | Какие существуют типы объективов?

Как работают линзы? | Какие существуют типы объективов?

Вы здесь: Домашняя страница > Наука > Линзы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 15 декабря 2021 г.

Микроскопы позволяют всматриваться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы переносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы проецируют огромные изображения на экраны, а маяки отбрасывать обнадеживающие лучи света далеко за океан. Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все эти вещи возможны. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этого автомобиля фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда едете. Некоторые автомобильные фары используйте линзы Френеля, чтобы создавать мощные лучи, прямо как маяки!

Содержимое

1. Что такое линзы?
2. Как работают линзы?
3. Типы линз
   • Выпуклые линзы
   • Вогнутые линзы
   • Составные линзы
   • Регулируемые линзы
4. Как измерить силу линзы?
5. Как делают линзы?
6. Сделай водяную линзу!
7. Для чего нужны линзы?
8. Из чего сделаны линзы?
9. Узнать больше

Что такое линзы?

Линза представляет собой прозрачный кусок стекла или пластмассы, по крайней мере, с одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип импульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает. Для этого нет реальной причины, кроме того, что это самый распространенный вид линзы (называемой выпуклой линзой) очень похожа на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, а вогнутые линзы «пещерные».

Как работают линзы?

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

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или собирающие) и вогнутые (или рассеивающие).

Выпуклые линзы

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придающая классическую чечевицеобразную форму. А выпуклую линзу также называют собирающей линзой, потому что она делает параллельные световые лучи, проходящие через него, преломляются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за линзой, известной как фокус.

Фото: Выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (собираться вместе) в фокусе или фокусе. Расстояние от центра линзы до точки фокуса называется фокусным расстоянием линзы. Фокус находится на противоположной стороне линзы к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в таких вещах, как телескопы и бинокли, чтобы сфокусировать далекие световые лучи в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза – это полная противоположность с внешними поверхностями, изогнутыми внутрь, так что это делает параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют рассеивающими линзами. (Один простой способ запомнить разницу между вогнутой и выпуклой линзами — представить себе вогнутую линзу. линзы прогибаются внутрь.)

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

Вогнутые линзы используются в таких вещах, как телевизионные проекторы, чтобы распространять световые лучи вдаль. В фонарике эту работу проще сделать с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше линзы, а также дешевле в производстве.

Составные линзы

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

Рекламные ссылки

Как измерить силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло, ты узнаешь, что некоторые линзы увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта намного больше чем другие. Есть простое измерение, которое говорит вам, насколько мощным объектив, и это известно как фокусное расстояние. фокусное расстояние линзы — это расстояние от центра линзы до точки, в которой которой он фокусирует световые лучи. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять, почему: обычный кусок стекла был бы похож на линза с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не сфокусировала бы световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза сфокусировала бы световые лучи за бесконечно короткое время. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящий объектив находится где-то между этими двумя крайностями.)

Фокусные расстояния указаны либо в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями. Диоптрийность линзы обратна фокусное расстояние в метрах (один делится 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 офтальмологов обычно указана 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, которое собирает линза, определяет то, что изображение похоже. Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по измерению называется числом f, которое является фокусным длина, деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с малым числом f делают более яркие изображения. Объективы с более высоким числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и его окружение в то же время находится в фокусе. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение размера объектива Луи Блумфилдом. )

Регулируемые объективы

Фото: Регулируемый зум-объектив этой цифровой камеры Canon обеспечивает трехкратное (3×) увеличение. 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 одну и только одну работу. Но что, если вы хотите, чтобы он немного увеличился или сфокусировался на чем-то немного ближе или дальше? Наши собственные глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут менять форму под контролем маленького человечка. ресничные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз меняет их фокусное расстояние.

А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов, где вещи вы хотите смотреть на не всегда на одинаковом расстоянии?

Для биноклей и телескопов решением является фокусировочный винт, перемещающий линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга. Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые можно вместе или врозь, поворачивая их пальцами или, на автоматических камерах, нажимая моторизованный контроль, который делает то же самое. Объективы с переменным фокусным расстоянием, которые работают таким образом, известны как оптические зумы. Цифровые зумы, в цифровых камерах, имитирующие тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении масштаба) или использование большей части этого изображения (при уменьшении масштаба). В отличие от оптических зумов, цифровые зумы очень быстро теряют детали и размывают изображение.

Как делают линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая пластиковая линза.

Пока пластик не стал обычным явлением в 20 века практически все объективы производились измельчение твердых кусков стекла в различные формы. Выпуклые линзы были изготовлены с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована, чтобы придать ей окончательную форму. Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие дефекты. Они заставляют световые лучи отклоняться от их 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 совершенного материала, известного как оптическое стекло. Для очков, многие люди теперь предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее, чем оптическое стекло. Пластиковые линзы можно формовать, а не шлифовать, поэтому их можно производится в огромных количествах гораздо дешевле, чем стеклянные линзы. 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 просветляющие покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделай водяную линзу!

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

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

1. Возьмите старую никому не нужную газету или журнал.
2. Положите небольшой кусочек целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верх газеты. Вам не нужно много — может быть, кусок в два раза меньше обложки книги в мягкой обложке.
3. Использование пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну маленькую каплю воды поверх пищевой пленки.
4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы увидите, что капля воды (с изогнутым верхним краем и плоским нижним краем) увеличивает слова.
5. Молодец, линзу сделал!
6. Что произойдет, если увеличить или уменьшить каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и приблизите объектив? или дальше от печати? Какие еще хитрости можно сделать, чтобы изменить работу объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграть и поэкспериментировать.

Ледяные линзы

Вам не кажется странным делать линзы из (жидкой) воды? Вы бы так удивились, если бы линза была сделана из (твердого) льда? Задумайтесь на мгновение, и вы увидите, что реальной разницы нет. В следующий раз, когда будешь играть ледяной зимой, может быть, посмотришь, сможешь ли ты создать приличная линза изо льда, разбитого в луже. Если можете, и лед достаточно прозрачен, попробуйте использовать его, чтобы что-то увеличить или согнуть. лучи от фонарика.

Для чего используются линзы?

Линзы повсюду в окружающем нас мире — во всем, от автомобильных фар до фонарики к светодиодным фонарям, используемым в электронных приборных панелях.

Наши глаза содержат, вероятно, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. Одну минуту вы смотрите на землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы слышите пронесшийся мимо самолет, поверните голову и посмотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что вам потребуется довольно много времени, чтобы отрегулировать фокус с близкого расстояния (смотря на землю) далеко (наблюдая за самолетом). Попробуйте невооруженным глазом и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что у тебя глаза гибкие линзы, управляемые крошечными мышцами, которые могут выпячиваться и вне, мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем угодно, от отпечатков на пальцем на поверхность Луны. Насколько это удивительно?

Фотографии: маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля (со ступенчатой ​​структурой концентрических колец) и призмы, как на этом экспонате в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия. О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех у нас есть линзы в глазах, но многие из нас носят с собой дополнительные линзы. кончик носа, чтобы исправить дальнозоркость и близорукость: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Существуют все виды очковых линз, в том числе светочувствительные фотохромные, которые темнеют на солнце и двоятся как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом из цилиндров, обслуживающих ваши глаза) и телескопах, хотя не во всех микроскопах они используются. Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, в то время как сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты, чтобы согнуть электронные лучи, которые помогают нам видеть еще более детально. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших киноизображений в гигантские изображения, которые могут одновременно просматривать множество людей. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их для фокусировки на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС. Вы можете даже найдите линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы меняете положение голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется линзовидным печать, но на самом деле это просто означает «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы. Возможно, вы не заметили, но крошечные светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в приборных панелях, имеют встроенные крошечные пластиковые линзы для увеличения излучаемого ими света. Линза представляет собой изогнутую пластиковую деталь слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас).

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

Очевидно, мы должны делать линзы из прозрачных материалов, которые не искажают проходящие световые лучи. через них — и на самом деле не так много материалов, которые мы можем использовать. Ранние линзы иногда изготавливались из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруд в Британии Музей в Лондоне представляет собой кусок кварца (иногда называемый «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовалось в качестве увеличительного или горящего стекла, хотя его оптическое качество было очень бедный. Совсем недавно римский император Нерон, по общему мнению, использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать, как гладиаторы сражаются насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди придумали, как изготавливать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы — 17 веком. (впервые немецко-голландский Ганс Липперши).

В течение 20-го века дешевый, легкий, надежный пластик стали широко доступны, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы. (иногда известное как «органическое стекло» — сделанное 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, массовых, высококачественный пластик — и, если вы носите очки или у вас есть камера на телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковые.

Фото: Пластиковые линзы, такие как в этой лупе, намного легче и их легче держать в течение длительного времени, но они гораздо легче царапаются.

Пластмассы, хотя и дешевы, безусловно, имеют свои недостатки: их оптические качества, как правило, не так хороши, как у стекла, они очень легко царапаются, они быстрее меняют свои оптические свойства, чем стекло при изменении температуры они не пропускают все длины световых волн, как стекло, и они не всегда преломляют свет так же успешно (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие и легкие очковые линзы). Но не будем забывать, что у стекла есть и недостатки: оно тяжелое (например, в прочных очковых по рецепту), дорогой и может разбиться (поэтому стеклянные очки никогда не 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 выбрать наилучший материал. для работы, которую мы должны выполнять, учитывая повседневные физические условия, в которых она должна выполняться; это то что Материаловедение это все о.

Узнайте больше

На этом сайте

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

• Бинокли
• Волоконная оптика
• Линзы Френеля
• Лазеры
• Свет
• Зеркала

Для читателей постарше

• Оптика Юджина Хехта. Addison-Wesley, 2016. Полный учебник по свету для студентов.
• Фотообъективы: Руководство фотографа по характеристикам, качеству, использованию и дизайну Эрнста Вилди. Amherst Media, 2001. Несмотря на то, что эта книга предназначена для фотографов, она дает хороший обзор различных типов объективов, их различий и возможностей их использования.
• Практика работы с объективами Leica: выбор и использование объективов Leica, Деннис Лэйни. Kogan Page, 2006. Еще одна фотокнига, которая будет представлять более широкий интерес. Включает иллюстрированные объяснения того, как линзы разных размеров создают разные фотографические эффекты.

Для юных читателей

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

Артикул

История

• Как производятся очковые линзы? Zeiss, 28 марта 2018 г. Увлекательная статья, которая знакомит нас с очень точным процессом создания очковых линз.
• Йоханнес Худде и его линзы для микроскопа, обработанные пламенем, Марвин Болт, Тимен Коквит и Майкл Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы, как правило, тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в XVII веке гораздо чаще встречались шаровидные линзы в форме шара.
• Проблемы с линзами и решение 19-го века: в этой статье из Музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображения и как изобретатели обошли эту проблему, чтобы создать первые микроскопы.
• Изобретение очков: как и где могли появиться очки.: Коллегия оптометристов прослеживает историю очков до 13 века. [Архивировано с помощью Wayback Machine]
• Линзы в древности Джорджа Синеса и Янниса А. Сакелларакиса, Американский журнал археологии, Vol. 91, № 2, апрель 1987 г., стр. 191–196. Древняя история линз.

Научно-популярные и новостные статьи

• Кто сделал эти контактные линзы? Дэниел Энгбер. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков возникла как минимум в 19 веке.
• Миниатюрные линзы Увидьте большую картину Фенелла Сондерс, американский ученый, Vol. 101, № 4, июль-август 2013 г., стр. 270–271. Как сложные глаза насекомых вдохновляют на создание новых мощных объективов для цифровых камер.
• Более ясное зрение после катаракты, Питер Джарет. The New York Times, 15 мая 2009 г. Линзы в наших глазах могут деградировать по мере того, как мы становимся старше, мутнея по мере формирования катаракты. К счастью, корректирующие линзы могут решить эту проблему. [Архивировано с помощью Wayback Machine.]

Другие полезные веб-сайты

• Оптика для детей: множество хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
• MusEYEum: музей в Лондоне, Англия, которым управляет Колледж оптометристов. Веб-сайт включает в себя довольно много онлайн-выставок, которые стоит просмотреть.

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

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.