Светосила

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

Светоси́ла объекти́ва — величина освещённости оптических изображений в (фокаьных) плоскостях различных оптических устройств.

Любой световой поток сквозь кольцо, которое ограничивает источник света, определяет мощность светового излучения этого потока и его называют полным световым потоком источника света. Его величина не может быть увеличена никакими оптическими устройствами. Световой поток сквозь оптическую систему (объектив) может только уменьшить свою мощность.


Численное выражение светосилы[править]

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.[1]


Учет светосилы при съёмке[править]

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.

Эффективная светосила[править]

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.

Потери света в объективе[править]

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.

Внутренние отражения света в объективе[править]

Отраженные и рассеянные линзами объектива лучи света равномерно засвечивают светочувствительный элемент. Эти лучи уменьшают контраст оптического изображения. Снижение контрастности 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.

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

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://www.oval.ru/enc/64004.html

Литература[править]

  • 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