2 Ejemplos de preguntas sobre instrumentos ópticos de cámaras
1. Una cámara analógica de una sola lente tiene una distancia focal de 10 cm. Inicialmente, la cámara está configurada para fotografiar un objeto al infinito. Si alguien quiere usar la cámara para fotografiar un objeto a 5 metros de distancia, calcule:
(a) La distancia entre la película y el objetivo cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto en el infinito,
(b) La distancia entre la película y el objetivo cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto a 100 metros de distancia,
(c) Cambie la posición del objetivo desde el ajuste de infinito al ajuste de 100 metros. ¿El objetivo se aleja de la película o se acerca a ella?
Discusión
Se sabe que:
Distancia focal del objetivo (f) = 10 cm = 100 mm
Respuesta :
(a) La distancia entre la película y el objetivo cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto en el infinito.
Distancia entre la lente y la película = distancia de la imagen (s')
Un objeto infinitamente distante significa que la distancia del objeto o los objetos es infinita.
Cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto, la distancia entre el objetivo y la película se ajusta de manera que el haz de luz procedente del objeto sea enfocado por el objetivo para formar una imagen precisa en la película.
Sobre el tema de las lentes convexas se ha explicado que si distancia del objeto (s) = infinito entonces Jarak sombra (s') = distancia focal (f) de la lente.
Distancia entre la lente y la película = distancia de la imagen (s') = distancia focal (f) de la lente = 100 milímetros.
(b) La distancia entre la película y el objetivo cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto a 5 metros de distancia.
Distancia del objeto (s) = 5 m = 5000 mm
Distancia focal del objetivo (f) = 100 mm
La distancia entre la película y la lente es igual a la distancia de la imagen, calculada mediante la fórmula de la lente convexa porque la lente de la cámara es una lente convexa:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/100 – 1/5000 = 50/5000 – 1/5000 = 49/5000
s' = 5000/49 = 102 milímetros
(c) Cambio de la posición del objetivo desde el ajuste de infinito al ajuste de 100 metros.
Cuando se ajusta para fotografiar un objeto al infinito, la distancia entre el objetivo y la película es de 100 milímetros. Cuando se ajusta para fotografiar un objeto a 5 metros de distancia, la distancia entre el objetivo y la película es de 102 milímetros. Por lo tanto, el cambio en la distancia entre el objetivo y la película es de 102 mm – 100 mm = 2 mm.
¿Se ha alejado o acercado el objetivo a la película? Por supuesto, se aleja porque, en el infinito, la distancia entre el objetivo y la película es igual a la distancia focal del objetivo. Si se acerca el objetivo a la película, la distancia entre ambos es inferior a 100 mm.
2. Dos lentes convexas, cada una con una distancia focal de 40 mm y 20 mm. Ambas lentes se utilizan en una cámara analógica para fotografiar un objeto situado a 10 metros de distancia. Determinar:
(a) La distancia entre la película y el objetivo con una distancia focal de 40 mm cuando la cámara está configurada para fotografiar el objeto. Calcule también el aumento lineal.
b) La distancia entre la película y el objetivo con una distancia focal de 20 mm cuando la cámara está configurada para fotografiar el objeto. Calcule también el aumento lineal.
Discusión
Se sabe que:
La distancia focal de una lente convexa es 1 (f1) = 40 mm
La distancia focal de una lente convexa es 2 (f2) = 20 mm
Distancia del objeto (s) = 10 m = 10.000 mm
Respuesta :
(a) La distancia entre la película y el objetivo con una distancia focal de 40 mm cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto.
La distancia entre la película y la lente es igual a la distancia de la imagen (s'), calculada mediante la fórmula de la lente convexa porque la lente de la cámara es una lente convexa:
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
Aumento lineal (m):
m = s'/s = 40,2/10 000 = 0,004 veces
b) La distancia entre la película y el objetivo con una distancia focal de 20 mm cuando la cámara está configurada para fotografiar un objeto.
La distancia entre la película y la lente es igual a la distancia de la imagen (s'), calculada mediante la fórmula de la lente convexa porque la lente de la cámara es una lente convexa:
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
Aumento lineal (m):
m = 20,0/10.000 = 0,002 veces
Compara la magnificación lineal de este cálculo con la del anterior. Basándonos en ambas, se puede concluir que la magnificación lineal aumenta con la distancia focal del objetivo. Por lo tanto, al seleccionar un objetivo para la cámara, también se debe considerar su distancia focal. Para objetos distantes, se debe usar un objetivo con una distancia focal mayor para ampliar la imagen capturada y registrada en la película.
Si fotografiamos un objeto distante con una cámara equipada con un objetivo zoom, ampliamos la imagen cambiando de objetivo y utilizando uno con una distancia focal mayor. Podemos cambiar de objetivo porque un objetivo zoom está compuesto por varias lentes con diferentes distancias focales.
Al fotografiar objetos distantes con una cámara de objetivo único, lo mejor es usar un objetivo con una distancia focal larga. Este objetivo tiene una forma más plana.
