Odak

Odak uzaklığı , bir ana özelliklerinden biridir optik sistemi . Bu biri arasındaki mesafeye eşit olan ana düzlemlerin ve karşılık gelen odak :

• Nesne odak mesafesi belirtildiği gibi, olduğu cebirsel mesafe ayırma ana amacı noktası gelen nesne odak  ;f=HF¯{\ displaystyle f = {\ overline {HF}}}H{\ displaystyle H}F{\ displaystyle F}
• belirtilen görüntü odak uzaklığı , ana görüntü noktasını görüntü odak noktasından ayıran cebirsel mesafedir .f′=H′F′¯{\ displaystyle f \, '= {\ overline {H'F'}}}H′{\ displaystyle H '}F′{\ displaystyle F '}

Kasılma ile odak terimi genellikle görüntünün odak uzunluğunu ifade eder.

Bu, işareti optikte klasik sözleşmeyle belirlenen bir cebirsel mesafe hakkındadır - tüm mesafeler, ışığın yayılma yönünde yönlendirildiklerinde pozitiftir. Dolayısıyla, ıraksak optik sistemler negatif odak uzunluğuna sahipken, yakınsak optik sistemler pozitif odak uzunluğuna sahiptir. Odak uzaklığı verjansla bağlantılıdır , ikincisi ortamın kırılma indisini hesaba katar .

Olarak fotoğraf , odak uzunluğu Görüntü, odak uzunluğunu belirtir çekim lens kullanılır. Açıklığın yanı sıra temel özelliklerinden biridir.

Özel durumlar

Küresel ince lens

İnce bir mercek durumunda, genellikle iki ana düzlemin merceğin ː optik merkezi ile çakıştığı kabul edilir . İnce bir sferik merceğin odak uzunluğunu geometrik özelliklerine göre belirleme formülü "gözlükçü formülü" olarak adlandırılır. Not edilerek ve her eğrilik yarıçapları küresel dioptri onu oluşturan - köşe ve bir kürenin merkezi - ışık sürüş yönünde ve objektif işlenmiş olduğu malzemenin kırılma indisi, elimizdeki : Ö{\ displaystyle O}f′=ÖF′¯{\ displaystyle f \, '= {\ overline {OF'}}}R1=S1VS1¯{\ displaystyle R_ {1} = {\ overline {S_ {1} C_ {1}}}}R2=S2VS2¯{\ displaystyle R_ {2} = {\ overline {S_ {2} C_ {2}}}}S{\ displaystyle S}VS{\ displaystyle C}değil{\ displaystyle n}

1f′=(değil-1)(1R1-1R2){\ displaystyle {\ frac {1} {f \, '}} = (n-1) \ sol ({\ frac {1} {R_ {1}}} - {\ frac {1} {R_ {2} }} \ sağ)}.

Bir yüz düzlem olduğunda, eğrilik yarıçapı sonsuz olarak kabul edilir ve bunlardan birini 0'a düşürür . 1/Rben{\ displaystyle 1 / R_ {i}}

Küresel ayna

Bir küresel ayna, görüntü ve nesne odakları birleştirilir ve böylece nesne ve görüntü odak uzunlukları aynıdır: burada küresel ayna ve üst olan merkezinde. f=SVS¯2{\ displaystyle f = {\ frac {\ overline {SC}} {2}}}S{\ displaystyle S}VS{\ displaystyle C}

Yakınsama ve ıraksama

Bir sistemin odak uzaklığı, yakınsamasını veya ıraksamasını belirlemeyi mümkün kılar. Vergans diyoptri cinsinden ölçülür , δ olarak belirtilir ve metrenin tersine eşittir (m ) 1 ). Yakınsama şu şekilde hesaplanır:

V=(-1)mdeğil′f′{\ displaystyle V = {\ frac {(-1) ^ {m} n '} {f \,'}}}.

değil′{\ displaystyle n '}bir kırılma indeksi çıktı ortamının ve sistemin görüntü odak uzunluğu. sistemin katoptrik elemanlarının , aynalarının ve yansıtma yüzeylerinin sayısına karşılık gelir . bu nedenle ıraksak bir sistem için negatiftir, optik eksen ışığın yayılma yönünde yönlendirildiğinde bir yakınsak sistem için pozitiftir . f′{\ displaystyle f \, '}m{\ displaystyle m}V{\ displaystyle V}

Metroloji

Optik sistemlerin odak uzunluğunu belirlemeye yönelik tüm yöntemler, focometri adı verilen bir optik metroloji alanına aittir .

• Kendi kendine animasyon , yakınsayan sistemlerin odak uzunluklarını belirlemek için deneysel bir yöntemdir. Sistemin önüne bir kaynak ve sistemin arkasına bir ayna yerleştirilmiştir. Yöntem, kaynağa olan mesafenin sistem aynası düzeneği tarafından kaynağa bindirilene kadar ayarlanmasını içerir.

• Silbermann'ın yöntemi  : Lens , ekrandaki görüntü (gerçek görüntü) nesneyle aynı boyutta olacak şekilde yerleştirildiğinde, görüntü ile nesne arasındaki mesafe odak uzunluğunun dört katıdır.

• Yöntem Badal odak farklı lensleri ölçer.
• Bessel yöntemi yakınsak lens için uygundur.

Fotoğrafçılık

Fotoğraf lenslerinin tipik odak uzunlukları

Hedef türü	Milimetre cinsinden odak uzaklığı
Telefoto	100, 135, 200 ve +
Normal odak uzaklığı	40 - 55
Büyük açı	35, 28 ve -

Olarak fotoğraf , odak uzunluğu en önemli özelliklerinden biridir lensler .

Orada sabit odak uzaklığına lensler ve Büyütmek lensler olan odak uzaklığı objektif ayarına bağlı olarak değişkendir.

• Normal odak uzaklığı, kamera ile aynı yere yerleştirilen gözle aynı perspektif ve derinlik izlenimini yeniden üretmeyi mümkün kılar. Hassas yüzeyin köşegenine yaklaşık olarak eşittir. 24 × 36 yüzey (43  mm diyagonal) için en yaygın normal odak uzunluğu 50  mm'dir . Bu, standart bir hedef olarak adlandırılır.
• Kısa bir odak uzunluğu veya geniş açılı , büyük sunmaktadır bakış açısı . Böylece, abartılı bir perspektifle sonuçlanan daha yakın bir bakış açısı sağlar.
• Bir uzun odak uzunluğu sadece bakış düşük açılı, bir ürünün resim büyüktür sağlar. Ayrıca uzak bir bakış açısına, dolayısıyla kendisine atanan telefoto ismine izin verir ve bu da ezilmiş bir perspektifle sonuçlanır.

• Aynı bakış açısından 24 × 36 formatında çeşitli odak uzunlukları: görüntü boyutuna etki

• 28  mm  :
  kısa odak uzaklığı,
  küçük görüntü boyutu.

• 50  mm  :
  normal odak uzaklığı.

• 70  mm

• 210  mm  :
  uzun odak uzaklığı,
  büyük görüntü.

• Odak uzaklığı ve bakış açısının değişmesi: perspektife etki

• 24  mm  : yakın
  bakış açısı,
  abartılı perspektif.

• 50  mm  :
  "normal" perspektif.

• 100  mm

• 200  mm  :
  uzak bakış açısı,
  ezilmiş perspektif.

Ekler

İlgili Makaleler

• Odaklama (optik)

• Ana nokta
• Mekanik taslak
• 35 mm eşdeğeri odak uzaklığı

Kaynakça

• Bernard Balland , Geometrik optik: görüntüler ve araçlar , Lozan, Politeknik ve üniversite baskı makineleri Romandes,2007, 860  p. ( ISBN  978-2-88074-689-6 , çevrimiçi okuyun )

• Richard Taillet , Pascal Febvre ve Loïc Kötü Adam , Dictionary of Physics , De Boeck , coll.  "De Boeck Supérieur",Kasım 2013, 3 e  ed. , 899  s. ( çevrimiçi okuyun )

Notlar

1. 24 × 36 formatında hassas bir yüzey için.
2. 35 mm film veya tam çerçeve sensör .

Referanslar

1. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  207.
2. Balland 2007 , s.  301.
3. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  294.
4. Balland 2007 , s.  217.
5. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  144.
6. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  52.
7. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  350.
8. Taillet ve Febvre Kötü Adam , s.  349.
9. Balland 2007 , s.  682.