Príklady otázok o optických prístrojoch fotoaparátu

2 Príklady otázok o optických prístrojoch fotoaparátu

1. Jednoobjektívový analógový fotoaparát má ohniskovú vzdialenosť 10 cm. Fotoaparát je pôvodne nastavený na fotografovanie objektu v nekonečne. Ak chce niekto použiť fotoaparát na fotografovanie objektu vzdialeného 5 metrov, vypočítajte:
(a) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu v nekonečne,
(b) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu vzdialeného 100 metrov,
(c) Zmeňte polohu objektívu z nastavenia nekonečna na nastavenie 100 metrov. Je objektív posunutý ďalej od filmu alebo bližšie k nemu?
Diskusia
Je známe, že:
Ohnisková vzdialenosť objektívu (f) = 10 cm = 100 mm
Odpoveď:
(a) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu v nekonečne.
Vzdialenosť medzi objektívom a filmom = obrazová vzdialenosť (s')
Nekonečne vzdialený objekt znamená, že vzdialenosť objektu (objektov) je nekonečná.
Keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu, vzdialenosť medzi objektívom a filmom sa upraví tak, aby objektív zaostrila svetelný lúč z objektu a vytvorila na filme presný obraz.
V súvislosti s konvexnými šošovkami bolo vysvetlené, že ak vzdialenosť objektu (s) = nekonečné potom vzdialenosť tieň (y) = ohnisková vzdialenosť (f) objektívu.
Vzdialenosť medzi objektívom a filmom = obrazová vzdialenosť (s') = ohnisková vzdialenosť (f) objektívu = 100 milimetrov.

(b) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu vzdialeného 5 metrov.
Vzdialenosť objektu (s) = 5 m = 5000 mm
Ohnisková vzdialenosť objektívu (f) = 100 mm

Vzdialenosť medzi filmom a objektívom = obrazová vzdialenosť, vypočítaná pomocou vzorca pre konvexnú šošovku, pretože objektív fotoaparátu je konvexná šošovka:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/100 – 1/5000 = 50/5000 – 1/5000 = 49/5000
s' = 5000/49 = 102 milimetrov

(c) Zmena polohy objektívu z nastavenia nekonečna na nastavenie 100 metrov
Pri nastavení fotografovania objektu v nekonečne je vzdialenosť medzi objektívom a filmom 100 milimetrov. Pri nastavení fotografovania objektu vzdialeného 5 metrov je vzdialenosť medzi objektívom a filmom 102 milimetrov. Zmena vzdialenosti objektívu od filmu je teda 102 mm – 100 mm = 2 mm.

Je objektív od filmu vzdialený alebo bližšie k nemu? Objektív je samozrejme od filmu vzdialený, pretože v nekonečne je vzdialenosť medzi objektívom a filmom rovnaká ako ohnisková vzdialenosť objektívu. Ak sa objektív priblíži k filmu, vzdialenosť medzi objektívom a filmom je menšia ako 100 mm.

2. Dve konvexné šošovky, každá s ohniskovou vzdialenosťou 40 mm a 20 mm. Obe šošovky sa používajú v analógovom fotoaparáte na fotografovanie objektu vzdialeného 10 metrov. Určte:
(a) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 40 mm, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu. Vypočítajte aj lineárne zväčšenie.
(b) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 20 mm, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu. Vypočítajte aj lineárne zväčšenie.
Diskusia
Je známe, že:
Ohnisková vzdialenosť konvexnej šošovky je 1 (f₁) = 40 mm
Ohnisková vzdialenosť konvexnej šošovky je 2 (f₂) = 20 mm
Vzdialenosť objektu (s) = 10 m = 10.000 mm
Odpoveď:
(a) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 40 mm, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu
Vzdialenosť medzi filmom a objektívom = obrazová vzdialenosť (s'), vypočítaná pomocou vzorca pre konvexnú šošovku, pretože objektív fotoaparátu je konvexná šošovka:
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

Lineárne zväčšenie (m):
m = s'/s = 40,2/10 000 = 0,004-krát

(b) Vzdialenosť medzi filmom a objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 20 mm, keď je fotoaparát nastavený na fotografovanie objektu
Vzdialenosť medzi filmom a objektívom = obrazová vzdialenosť (s'), vypočítaná pomocou vzorca pre konvexnú šošovku, pretože objektív fotoaparátu je konvexná šošovka:
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

Lineárne zväčšenie (m):
m = 20,0/10 000 = 0,002-krát

Porovnajte lineárne zväčšenie v tomto výpočte s predchádzajúcim. Na základe týchto dvoch lineárnych zväčšení možno usudzovať, že lineárne zväčšenie sa zvyšuje s ohniskovou vzdialenosťou objektívu. Preto by ste pri výbere objektívu fotoaparátu mali zvážiť aj jeho ohniskovú vzdialenosť. Pre vzdialené objekty by ste mali použiť objektív s dlhšou ohniskovou vzdialenosťou na zväčšenie obrazu vytvoreného objektívom a zaznamenaného na film.

Ak fotografujeme vzdialený objekt pomocou fotoaparátu s objektívom so zoomom, zväčšujeme obraz vytvorený zmenou objektívov a použitím objektívu s dlhšou ohniskovou vzdialenosťou. Objektívy môžeme meniť, pretože objektív so zoomom sa skladá z viacerých objektívov s rôznymi ohniskovými vzdialenosťami.

Pri fotografovaní vzdialených objektov fotoaparátom s jedným objektívom je najlepšie použiť objektív s dlhou ohniskovou vzdialenosťou. Tento objektív má plochejší tvar.