разблокирование загадок числа относительного отверстия в оптических системах

Понимание числа F в оптике

Мир оптики богат сложными деталями, и одной из основных концепций, которую нужно понять, является число F оптической системы. Независимо от того, занимаетесь ли вы фотографией, астрономией или любой другой областью, связанной с оптическими приборами, понимание числа F имеет решающее значение для оптимизации ваших изображений и наблюдений. Давайте углубимся в механику этого важного параметра.

Что такое число F?

Число F (также известное как диафрагменное число, фокусное отношение или f-коэффициент) — это безразмерное число, которое представляет собой отношение фокусного расстояния системы к диаметру входного зрачка (эффективной апертуре). Его основная цель — количественно оценить яркость изображения, которое формирует система. Формула проста:

Разбор формулы

• Диафрагменное число (N): Это результат формулы, он безразмерен.
• Фокальное расстояние (f): Фокусное расстояние оптической системы, обычно измеряемое в метрах (м) или футах (футах).
• Диаметр апертуры (D): Диаметр входного зрачка, обычно измеряемый в метрах (м) или футах (футах).

Почему так важно число F?

Число F определяет глубину резкости, дифракцию и яркость image:

• Глубина резкости: чем меньше число F, тем меньше глубина резкости, из-за чего объекты на переднем и заднем плане выглядят размытыми. И наоборот, чем больше число F, тем больше глубина резкости.
• Дифракция: чем больше число F, тем сильнее дифракция, что снижает резкость изображения.
• Яркость: чем меньше число F, тем больше света попадает на датчик, что делает изображение ярче.

Примеры из реальной жизни

Представьте, что вы фотографируете в солнечный день. Используя объектив камеры с фокусным расстоянием 50 мм и диаметром диафрагмы 25 мм, ваше F-число будет:

Эта настройка даст малую глубину резкости, что идеально подходит для портретной фотографии, когда вы хотите размыть фон.

Таблицы данных и часто задаваемые вопросы

Примеры входных и выходных данных

Часто задаваемые вопросы

В: Какое идеальное F-число для условий слабого освещения?
A: Меньшие F-числа (например, f/1.4 - f/2.8) идеально подходят для условий слабого освещения, поскольку они пропускают больше света в объектив.

В: Всегда ли большее F-число означает лучшее качество?
A: Не обязательно. Более высокие числа F увеличивают глубину резкости, но могут вызвать дифракцию, влияющую на резкость изображения.

Резюме

Понимание числа F жизненно важно для любого, кто работает с оптическими системами. Оно влияет на все: от яркости изображения и глубины резкости до артефактов дифракции. Освоив число F, вы даете себе возможность принимать более обоснованные решения и делать более качественные снимки, независимо от настроек или условий освещения.