2 Eksempler på spørgsmål om optiske kamerainstrumenter
1. Et analogt kamera med et enkelt objektiv har en brændvidde på 10 cm. Kameraet er i starten indstillet til at fotografere et objekt i uendeligheden. Hvis man vil bruge kameraet til at fotografere et objekt 5 meter væk, skal man beregne:
(a) Afstanden mellem filmen og linsen, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt i uendeligheden,
(b) Afstanden mellem filmen og objektivet, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt 100 meter væk,
(c) Skift objektivets position fra uendelig til 100 meter. Er objektivet flyttet væk fra filmen eller tættere på filmen?
Diskussion
Det er kendt, at:
Objektivets brændvidde (f) = 10 cm = 100 mm
Svar:
(a) Afstanden mellem filmen og linsen, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt i uendeligheden.
Afstand mellem linse og film = billedafstand (s')
Et uendeligt fjernt objekt betyder, at afstanden til objektet/objekterne er uendelig.
Når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt, justeres afstanden mellem linsen og filmen, så lysstrålen fra objektet fokuseres af linsen og danne et præcist billede på filmen.
Angående emnet konvekse linser er det blevet forklaret, at hvis objektafstand (s) = uendelig så afstand skygge (s') = brændvidde (f) for objektivet.
Afstand mellem objektiv og film = billedafstand (s') = objektivets brændvidde (f) = 100 millimeter.
(b) Afstanden mellem filmen og linsen, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt 5 meter væk.
Objektafstand (s) = 5 m = 5000 mm
Objektivets brændvidde (f) = 100 mm
Afstanden mellem filmen og linsen = billedafstanden, beregnet ved hjælp af den konvekse linseformel, fordi kameralinsen er en konveks linse:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/100 – 1/5000 = 50/5000 – 1/5000 = 49/5000
s' = 5000/49 = 102 millimeter
(c) Ændring af objektivposition fra uendelig indstilling til 100 meter indstilling
Når den er indstillet til at fotografere et objekt i uendelighed, er afstanden mellem linsen og filmen 100 millimeter. Når den er indstillet til at fotografere et objekt 5 meter væk, er afstanden mellem linsen og filmen 102 millimeter. Ændringen i linsens afstand fra filmen er således 102 mm – 100 mm = 2 mm.
Flyttes linsen væk fra filmen eller tættere på den? Linsen flyttes naturligvis væk fra filmen, fordi afstanden mellem linsen og filmen ved uendelighed er = linsens brændvidde. Hvis linsen flyttes tættere på filmen, er afstanden mellem linsen og filmen mindre end 100 mm.
2. To konvekse linser, hver med en brændvidde på 40 mm og 20 mm. Begge linser bruges i et analogt kamera til at fotografere et objekt 10 meter væk. Bestem:
(a) Afstanden mellem filmen og linsen med en brændvidde på 40 mm, når kameraet er indstillet til at fotografere objektet. Beregn også den lineære forstørrelse.
(b) Afstanden mellem filmen og linsen med en brændvidde på 20 mm, når kameraet er indstillet til at fotografere objektet. Beregn også den lineære forstørrelse.
Diskussion
Det er kendt, at:
Brændvidden for en konveks linse er 1 (f1) = 40 mm
Brændvidden for en konveks linse er 2 (f2) = 20 mm
Objektafstand (s) = 10 m = 10.000 mm
Svar:
(a) Afstanden mellem filmen og objektivet med en brændvidde på 40 mm, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt
Afstanden mellem filmen og linsen = billedafstanden (s'), beregnet ved hjælp af den konvekse linseformel, fordi kameralinsen er en konveks linse:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/40 – 1/10.000 = 250/10.000 – 1/10.000 = 249/10.000
s' = 10.000/249 = 40,2 mm
Lineær forstørrelse (m):
m = s'/s = 40,2/10.000 = 0,004 gange
(b) Afstanden mellem filmen og objektivet med en brændvidde på 20 mm, når kameraet er indstillet til at fotografere et objekt
Afstanden mellem filmen og linsen = billedafstanden (s'), beregnet ved hjælp af den konvekse linseformel, fordi kameralinsen er en konveks linse:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/20 – 1/10.000 = 500/10.000 – 1/10.000 = 499/10.000
s' = 10.000/499 = 20,0 mm
Lineær forstørrelse (m):
m = 20,0/10.000 = 0,002 gange
Sammenlign den lineære forstørrelse i denne beregning med den foregående. Baseret på disse to lineære forstørrelser kan det konkluderes, at den lineære forstørrelse stiger med objektivets brændvidde. Derfor bør du, når du vælger et kameraobjektiv, også overveje dets brændvidde. Til fjerne objekter bør et objektiv med en længere brændvidde anvendes til at forstørre det billede, der produceres af objektivet og optages på film.
Hvis vi fotograferer et fjerntliggende objekt med et kamera med et zoomobjektiv, forstørrer vi billedet, der dannes ved at skifte objektiv og bruge et objektiv med en længere brændvidde. Vi kan skifte objektiv, fordi et zoomobjektiv er sammensat af flere objektiver med forskellige brændvidder.
Når man fotograferer fjerne objekter med et kamera med et enkelt objektiv, er det bedst at bruge et objektiv med en lang brændvidde. Dette objektiv har en fladere form.
