2 Ví dụ về các câu hỏi liên quan đến thiết bị quang học của máy ảnh
1. Một máy ảnh phim một ống kính có tiêu cự 10 cm. Ban đầu, máy ảnh được cài đặt để chụp một vật ở vô cực. Nếu ai đó muốn dùng máy ảnh để chụp một vật cách xa 5 mét, hãy tính:
(a) Khoảng cách giữa phim và thấu kính khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể ở vô cực.
(b) Khoảng cách giữa phim và ống kính khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể cách xa 100 mét.
(c) Thay đổi vị trí ống kính từ chế độ vô cực sang chế độ 100 mét. Ống kính được di chuyển ra xa phim hay lại gần phim hơn?
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tiêu cự của thấu kính (f) = 10 cm = 100 mm
Hàm:
(a) Khoảng cách giữa phim và thấu kính khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể ở vô cực.
Khoảng cách giữa thấu kính và phim = khoảng cách ảnh (s')
Vật thể ở vô cực có nghĩa là khoảng cách đến vật thể đó là vô hạn.
Khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể, khoảng cách giữa ống kính và phim được điều chỉnh sao cho chùm tia sáng từ vật thể được ống kính hội tụ để tạo thành một hình ảnh chính xác trên phim.
Về chủ đề thấu kính lồi, người ta đã giải thích rằng nếu khoảng cách vật thể (giây) = vô hạn jarak bóng (s') = tiêu cự (f) của thấu kính.
Khoảng cách giữa thấu kính và phim = khoảng cách ảnh (s') = tiêu cự (f) của thấu kính = 100 milimét.
(b) Khoảng cách giữa phim và ống kính khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể cách xa 5 mét.
Khoảng cách vật thể (giây) = 5 m = 5000 mm
Tiêu cự ống kính (f) = 100 mm
Khoảng cách giữa phim và thấu kính bằng khoảng cách ảnh, được tính bằng công thức thấu kính lồi vì thấu kính máy ảnh là thấu kính lồi:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/100 – 1/5000 = 50/5000 – 1/5000 = 49/5000
s' = 5000/49 = 102 milimét
(c) Thay đổi vị trí ống kính từ chế độ vô cực sang chế độ 100 mét
Khi chụp ảnh vật thể ở vô cực, khoảng cách giữa thấu kính và phim là 100 milimét. Khi chụp ảnh vật thể cách 5 mét, khoảng cách giữa thấu kính và phim là 102 milimét. Như vậy, sự thay đổi khoảng cách từ thấu kính đến phim là 102 mm – 100 mm = 2 mm.
Ống kính được di chuyển ra xa phim hay lại gần phim hơn? Tất nhiên, ống kính được di chuyển ra xa phim vì ở vô cực, khoảng cách giữa ống kính và phim bằng tiêu cự của ống kính. Nếu ống kính được di chuyển lại gần phim hơn, khoảng cách giữa ống kính và phim sẽ nhỏ hơn 100 mm.
2. Hai thấu kính lồi, mỗi thấu kính có tiêu cự lần lượt là 40 mm và 20 mm. Cả hai thấu kính được sử dụng trong một máy ảnh phim để chụp ảnh một vật thể cách xa 10 mét. Xác định:
(a) Tính khoảng cách giữa phim và thấu kính có tiêu cự 40 mm khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh vật thể. Đồng thời tính độ phóng đại tuyến tính.
(b) Khoảng cách giữa phim và thấu kính có tiêu cự 20 mm khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh vật thể. Tính cả độ phóng đại tuyến tính.
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tiêu cự của thấu kính lồi là 1 (f)1) = 40 mm
Tiêu cự của thấu kính lồi là 2 (f)2) = 20 mm
Khoảng cách vật thể (giây) = 10 m = 10.000 mm
Hàm:
(a) Khoảng cách giữa phim và thấu kính có tiêu cự 40 mm khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể.
Khoảng cách giữa phim và thấu kính = khoảng cách ảnh (s'), được tính bằng công thức thấu kính lồi vì thấu kính máy ảnh là thấu kính lồi:
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
Độ phóng đại tuyến tính (m):
m = s'/s = 40,2/10.000 = 0,004 lần
(b) Khoảng cách giữa phim và thấu kính có tiêu cự 20 mm khi máy ảnh được thiết lập để chụp ảnh một vật thể.
Khoảng cách giữa phim và thấu kính = khoảng cách ảnh (s'), được tính bằng công thức thấu kính lồi vì thấu kính máy ảnh là thấu kính lồi:
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
Độ phóng đại tuyến tính (m):
m = 20,0/10.000 = 0,002 lần
Hãy so sánh độ phóng đại tuyến tính trong phép tính này với phép tính trước đó. Dựa trên hai độ phóng đại tuyến tính này, có thể kết luận rằng độ phóng đại tuyến tính tăng theo tiêu cự của ống kính. Do đó, khi chọn ống kính máy ảnh, bạn cũng nên xem xét tiêu cự của nó. Đối với các vật thể ở xa, nên sử dụng ống kính có tiêu cự dài hơn để phóng đại hình ảnh do ống kính tạo ra và được ghi lại trên phim.
Nếu chụp ảnh một vật thể ở xa bằng máy ảnh có ống kính zoom, ta sẽ phóng đại hình ảnh bằng cách thay đổi thấu kính và sử dụng thấu kính có tiêu cự dài hơn. Ta có thể thay đổi thấu kính vì ống kính zoom được cấu tạo từ nhiều thấu kính có tiêu cự khác nhau.
Khi chụp ảnh các vật thể ở xa bằng máy ảnh một ống kính, tốt nhất nên sử dụng ống kính có tiêu cự dài. Ống kính này có hình dạng phẳng hơn.
