Edukacja

Tutaj sukcesywnie dodawać będziemy materiały edukacyjne wspierające rozwój kompetencji fotograficznych i artystycznych.

Chcesz uczestniczyć w ich tworzeniu, prześlij pliki za pomocą formularza kontaktowego. Jeśli nie są to twoje własne materiały, zadbaj o podanie źródła.

Zasady rejestracji obrazu fotograficznego

Światło jest promieniowaniem elektromagnetycznym rozchodzącym się w przestrzeni od źródła światła. Naturę i charakter światła opisują dwie teorie: teoria falowa i korpuskularna.

Teoria falowa zakłada, że światło jest rodzajem ruchu falowego, wzbudzanie którego następuje w wyniku emisji promieniowania przez źródło. Teoria korpuskularna rozpatruje światło jako strumień cząstek – fotonów emitowanych przez źródło światła prostoliniowo, we wszystkich kierunkach.

Fale świetlne stanowią niewielki wycinek fal elekromagnetycznych. Obszar ten to zakres od 380-770 nm. Długość fali światła związana jest z naszym wrażeniem barwy.
− od 380 nm do 440 nm, co odpowiada barwie fioletowej,
− od 440 nm do 495 nm co odpowiada barwie niebieskiej,
− od 495 nm do 580 nm co odpowiada barwie zielonej,
− od 580 nm do 640 nm co odpowiada barwie żółtej,
− od 640 nm do 770 nm co odpowiada barwie czerwonej.

Źródła światła to ciała, które emitują energię świetlną, możemy je podzielić na właściwe źródła światła i wtórne źródła światła, oraz na źródła światła naturalne i sztuczne. Można rozróżnić: źródła światła złożonego – wysyłające równocześnie promieniowanie o różnych długościach fali i źródła światła jednorodnego wysyłające promieniowanie o jednej ściśle określonej długości fali.

Zbiór promieni nazywamy wiązką promieni. Wiązka może być rozbieżna, zbieżna i równoległa. Promienie rozchodząc się w przestrzeni napotykają różne ośrodki. Wyróżniamy ośrodki optyczne jednorodne i niejednorodne. Po przejściu z jednego ośrodka do drugiego prędkość światła ulega zmianie, zależy od gęstości ośrodka. Światło przechodzi przez mniej lub bardziej przeźroczyste ciała stałe, ciecze, gazy. Ośrodki przeźroczyste to ciała przez które przechodzi światło tak, że możemy przez nie rozpoznawać inne przedmioty np. szkło, różne ciecze itp. Półprzeźroczyste – pozwalają przechodzić światłu częściowo tak, że nie można rozróżnić szczegółów. Nieprzeźroczyste to takie które nie przepuszczają promieniowania świetlnego.

Właściwości światła Interferencja. Fale świetlne pochodzące z tego samego punktu źródła światła, odznaczające się jednakowym sposobem drgania i stałą różnicą faz nazywamy falami koherentnymi. Jeśli po przebyciu pewnej drogi fale spotkają się mogą na siebie oddziaływać (interferować). Zależnie od różnicy faz fal składowych, fala wynikowa będzie osłabiona lub wzmocniona. Dyfrakcja jest to uginanie się fal świetlnych na krawędziach przysłon, zjawisko to wiąże się z pojawieniem się światła w obszarze cienia geometrycznego. Polaryzacja światła – oscylacja fal światła naturalnego zachodzi we wszystkich płaszczyznach jednocześnie. Zjawisko polaryzacji ma na celu uporządkowanie fal elektromagnetycznych w taki sposób, aby drgały tylko w jednej płaszczyźnie. Ograniczenie drgań fal świetlnych poprzez odbicie od powierzchni niemetalicznych lub rozproszenie daje efekt światła spolaryzowanego. 

Geometryczne właściwości światła Optyka geometryczna opiera się na prawach:
− Prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła – światło w ośrodkach jednorodnych rozchodzi się po liniach prostych.
− Prawo odbicia – kąt padania równa się kątowi odbicia, promień padający, prosta prostopadła do powierzchni odbijającej w miejscu padania i promień odbity leżą w jednej płaszczyźnie.
− Prawo załamania (Kartezjusza) – stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest zawsze wartością stałą, odpowiadającą odwrotności współczynników załamania światła odpowiednich o środków. Promień padający, prostopadła do powierzchni załamującej w punkcie padania i promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie.

Ciało które pochłania całe promieniowanie w zakresie promieniowania widzialnego nazywamy ciałem doskonale czarnym. Modelem takiego ciała jest kula wewnątrz pusta i wyczerniona. Podgrzana do temperatury wyższej i niż 770oK zaczyna emitować światło. Widmo emisji takiego ciała czarnego w określonej temperaturze jest traktowane jako wzorzec do określania równowagi barw źródła światła.

Temperatura barwowa (Tc) określana jest przez porównanie barwy światła wysyłanego przez dane źródło, z odpowiadającą mu barwą ciała czarnego o określonej temperaturze.
 2 500 K – światło żarowe
 3 000 K – światło halogenowe
 6 500 K – światło dzienne

Oddziaływanie światła na materię. Działanie światła może być różne. Fotony mogą być pochłonięte przez ciało, a ich energia zamieniona na energią cieplną, elektryczną, chemiczną. Reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem fotonów nazywamy reakcjami fotochemicznymi. Największe znaczenie w fotografii ma reakcja fotolizy halogenku srebra. 2AgX + 2hν →2Ag + 2X. Do halogenków srebra zalicza się światłoczułe sole srebra: chlorek srebra AgCl, bromek srebra AgBr, jodek srebra AgI.

Pytania sprawdzające

1. Jaki zakres długości fal elekromagnetycznych stanowi światło widzialne?
2. Na czym polega zjawisko interferencji światła?
3. Na czym polega zjawisko polaryzacji światła?
4. Na czym polega reakcję fotolizy?
5. Jakie znasz geometryczne właściwości światła?
6. Co oznacza pojęcie temperatury barwowej?

Soczewki

Soczewka jest to bryła szklana ograniczona dwiema powierzchniami sferycznymi lub powierzchnia sferyczną i płaską. Soczewka może przekształcić równoległą wiązkę promieni w wiązkę zbieżną lub rozbieżną stąd dzielimy soczewki na: soczewki skupiające (dodatnie) i soczewki rozpraszające (ujemne).

https://www.youtube.com/watch?v=stmQi4mCgAU  – działanie soczewki rozpraszającej

https://www.youtube.com/watch?v=e_7Dg663KVU – działanie soczewki skupiającej

Oś optyczna soczewki – to prosta przechodząca przez środki krzywizn obu powierzchni. Ognisko obrazowe F’- to punkt skupienia promieni przyosiowych padających równolegle do osi. Ognisko przedmiotowe F – jest to taki punkt na osi optycznej soczewki, że promienie wychodzące z niego zostają przez soczewkę przetworzone w wiązkę przyosiową równoległą do osi optycznej dla soczewki cienkiej. Ogniskowa obrazowa f’– odległość od soczewki do ogniska obrazowego F’

Ogniskowa przedmiotowa jest to odległość od środka soczewki do ogniska
przedmiotowego F. W optyce czasami zamiast pojęcia odległości ogniskowej używa się pojęcia moc soczewki, zwanej zdolnością skupiającą soczewki wyrażonej wzorem M=1 /f [1/m]. Soczewka cienka jest to soczewka, której grubość jest mniejsza od 1/10 jej średnicy.

Soczewkę grubą reprezentują dwie płaszczyzny, zwane płaszczyznami głównymi. Płaszczyzna główna obrazowa jest to płaszczyzna prostopadła do osi optycznej i przechodząca przez punkt przecięcia się przedłużeń promienia przyosiowego, padającego równolegle do osi i wychodzącego z soczewki (lub układu soczewek). Płaszczyzna główna przedmiotowa jest to płaszczyzna prostopadła do osi optycznej i przechodząca przez punkt przecięcia się przedłużeń promienia przyosiowego, przechodzącego przez ognisko przedmiotowe i wychodzącego z soczewki (lub układu soczewek) równolegle do osi. Punkty przecięcia się płaszczyzn głównych z osią optyczną nazywamy punktami głównymi: odpowiednio przedmiotowym i obrazowym. Ogniskowa obrazowa soczewki grubej lub układu soczewek jest to odległość od punktu głównego obrazowego do ogniska obrazowego. Ogniskowa przedmiotowa soczewki grubej lub układu soczewek jest to odległość od punktu głównego przedmiotowego do ogniska przedmiotowego

G1 – punkt główny przedmiotowy, G2 – punkt główny obrazowy, L1 – płaszczyzna główna przedmiotowa, L2 – płaszczyzna główna obrazowa. O – oś optyczna, F1 – ognisko przedmiotowe, F2 – ognisko obrazowe.


Błędy optyczne soczewek

Aberracja sferyczna – polega na tym że promienie światła biegnące od punktu świecącego przez skrajne części soczewki załamują się silniej niż promienie przechodzące przez środek soczewki.
Aberracja komatyczna – dotyczy promieni przechodzących przez soczewkę i nachylonych do osi optycznej. W wyniku czego otrzymuje się na płaszczyźnie obraz wyciągnięty w kształcie przecinka.
Astygmatyzm – błąd powstający w wyniku ukośnego w stosunku do osi optycznej soczewki, biegu promieni światła padającego na soczewkę. Charakteryzuje się odzwierciedleniem punktów przedmiotu w postaci liniowych odcinków.
Aberracja chromatyczna – jest wadą wynikającą ze zjawiska rozszczepienia światła białego na promieniowanie barwne i powoduje powstanie wielu różnobarwnych obrazów zamiast ostrego obrazu białego punktu świecącego.
Krzywizna pola obrazu – obrazy tworzone przez promienie nachylone i osiowe układają się w różnych płaszczyznach ogniskowych. W wyniku tego otrzymujemy ostrą tylko środkową część obrazu a brzegi nieostre lub odwrotnie. Obraz przedmiotu otrzymuje się nie na płaszczyźnie, lecz na powierzchni kulistej.
Dystorsja – wada soczewki polegająca na tym, że na obrazie linie proste przedmiotu wykrzywiają się. Przysłona umieszczona przed soczewką daje dystorsję beczkowatą, za soczewką daje dystorsję poduszkowatą.
Większość błędów optycznych eliminuje się poprzez zmniejszenie otworu względnego obiektywu, wprowadzenie dodatkowych soczewek do układu lub zmianę kształtu soczewki.

Aberracja sferyczna Aberracja sferyczna

Aberracja komatycznaAberracja komatyczna

Astygmatyzm

Aberracja chromatyczna

Krzywizna pola obrazu

Dystorsja


Powstawanie obrazu optycznego

Obraz optyczny można otrzymać za pomocą soczewki skupiającej lub układu soczewek jakim jest obiektyw fotograficzny.

Cechy obrazów optycznych:
rzeczywiste lub pozorne,
powiększone, w skali 1:1 lub pomniejszone,
proste i odwrócone.

Powstawanie obrazu optycznego w zależności od odległości przedmiotowej.
x = ∞ przedmiot w odległości bardzo dużej. Obraz powstaje w ognisku. Otrzymujemy obraz rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony,
x >2f przedmiot leży w dużej odległości przed obiektywem, jest to typowy przypadek dla
obiektywów fotograficznych. Otrzymujemy obraz rzeczywisty, odwrócony
i pomniejszony,
x = 2f przedmiot leży w odległości podwójnej ogniskowej. Otrzymujemy obraz
rzeczywisty, odwrócony i tej samej wielkości,
2f > x >f – otrzymujemy obraz rzeczywisty, odwrócony i powiększony. Przypadek jest typowy dla wykonania powiększeń fotograficznych,
x= f przedmiot umieszczony w ognisku przedmiotowym – obraz nie powstaje,
x <f przedmiot znajduje się między ogniskiem przedmiotowym F a soczewką – obraz jest pozorny, prosty i powiększony. Przypadek ten występuje gdy  obserwujemy za pomocą lupy.

Między odległością przedmiotową (x), odległością obrazową (x’) oraz odległością ogniskową soczewki ( f ) zachodzi stała zależność, którą przedstawia wzór soczewkowy: tj. suma odwrotności odległości przedmiotowej i odwrotności odległości obrazowej równa się odwrotności odległości ogniskowej soczewki. Skalą odwzorowania (powiększeniem poprzecznym) określa się stosunek wymiaru obrazu y’ do wymiaru przedmiotu y n=y’/y

Przedmioty kolor czerwony, obrazy kolor niebieski. Kierunek przebiegu promieni kolor niebieski i zaznaczone strzałkami linie cienkie.
Odległości po obu stronach soczewki są takie same i co ważne odległość od soczewki do F to ogniskowa oznaczmy ją literką f,
Odległość od soczewki do O to podwójna ogniskowa oznaczana 2f   np f = 3 cm to 2f = 6 cm soczewki opisuje równanie soczewki postaci 1/f = 1/x + 1/y
powiększenie soczewki   to  p = y/x  lub p = h1/h gdzie  h1 – wysokość obrazu; h – wysokość przedmiotu i jeszcze tzw zdolność skupiająca soczewki Z = 1/f   jednostka 1/m nazywana dioptrią i oznaczana D

Pytania sprawdzające

1. Jak będzie przekształcona wiązka promieni przechodząc przez soczewkę skupiającą?
2. Jak będzie przekształcona wiązka promieni przechodząc przez soczewkę rozpraszającą?
3. Scharakteryzuj błąd optyczny soczewki wynikający ze zjawiska rozszczepienia światła?
4. Jakie znasz błędy optyczne soczewek?
5. Jakie cechy charakteryzują obrazy optyczne?
6. Jaki obraz powstanie jeśli przedmiot znajduje się w odległości mniejszej niż ogniskowa?

Trójkąt ekspozycji

PRZYSŁONA

Element obiektywu regulujący ilość padającego światła na materiał światłoczuły. Jego główne zadanie to kontrola głębi ostrości.

CZUŁOŚĆ ISO

Parametr określający czułość na światło matrycy lub kliszy. Mniejsza wartość to mniejsza czułość i lepsza jakość zdjęcia. Wyższa wartość to wyższa czułość lecz gorsza jakość zdjęcia.

MIGAWKA

Element korpusu odpowiedzialny za czas przez jaki wpada światło na matrycę. Za jego pomocą możemy uzyskać wrażenie ruchu lub zamrożenia obrazu.


Dodaj komentarz

Zaloguj się przez:




Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *