Sputnik_fotolub.pdf

А. Гусев

Спутник фотолюбителя

Московская правда, 1950

Избранные части

Введение

Фотографический аппарат представляет собой светонепроницаемую камеру, с одной

стороны которой укреплен объектив, а с противоположной - светочувствительная пленка. Внутри

объектива или перед светочувствительным материалом помещается затвор, открывающий

объектив на тот или иной промежуток времени. Регулируя работу затвора, можно освещать

светочувствительный материал на время от тысячных долей секунды до нескольких минут.

Фотографирование (светопись) основано на способности объектива аппарата оптически

воспроизводить изображение находящихся перед ним предметов на светочувствительной

поверхности.

Это изображение действует на светочувствительный слой пленки и вызывает в нем

невидимые глазом изменения (скрытое изображение). Чтобы выявить полученное изображение,

необходимо заснятую пленку обработать химическим раствором - проявителем. В результате

этого процесса на светочувствительном слое обнаружится черное изображение, состоящее из

ничтожно малых частиц восстановленного металлического серебра. Процесс восстановления

происходит неравномерно: наиболее сильно чернеют те участки, которые подверглись

наибольшему воздействию света, и меньше или совершенно не чернеют те, которые подверглись

меньшему освещению. Таким образом, все наиболее яркие и светлые места снимавшегося

предмета, от которых отражалось гораздо больше света, чем от темных, получились наиболее

темными и, наоборот, темные места - светлыми.

Изображение, на котором черные места соответствуют светлым местам снимавшегося

предмета и, наоборот, светлые - черным, называется негативным изображением или негативом

(рис. 1а).

Чтобы сделать пленку с таким изображением нечувствительной к свету, ее необходимо

обработать в закрепителе (фиксаже). В результате такой обработки все не восстановленное и еще

обладающее светочувствительностью галоидное серебро будет удалено.

Рис. 1а. Негатив Рис. 1б. Позитив

Вся химическая обработка, связанная с получением негатива, называется негативным

процессом.

Если под негатив положить лист бумаги с нанесенным на нее таким же

светочувствительным слоем и осветить ее через негатив, то свет легко пройдет через светлые

(прозрачные) места негатива и совершенно не проникнет через его черные (непрозрачные) места,

произведя на бумагу то же действие, что на пленку. Обработав химическим путем

светочувствительный слой бумаги, т.е. проявив и закрепив его, мы получим изображение,

обратное негативу, на котором темные места сфотографированного предмета будут темными,

светлые - светлыми. Такое изображение называется позитивом (рис. 1б), а получение его -

позитивным процессом.

Таким образом, процесс получения фотографического снимка является результатом трех

последовательных операций:

1. съемки,

2. негативного процесса - проявления скрытого изображения на пленке - получения

негатива и

3. позитивного процесса - получения с негатива отпечатка на светочувствительной бумаге

Фотографический аппарат

Фотообъектив

Введение. Для получения изображения снимаемого предмета на светочувствительном

материале (пленке) фотографический аппарат снабжается объективом. В зависимости от условий

съемки или того эффекта, который хотят получить при съемке, пользуются объективами той или

иной конструкции.

Фотографический объектив представляет собой комбинацию нескольких, специально

изготовленных, отшлифованных стекол (линз), образующих оптическую систему, требующую

перед массовым изготовлением сложных математических расчетов.

При конструировании объектива определяются не только размеры и кривизна поверхностей

отдельных линз, но и сорт стекол. Это объясняется тем, что две совершенно одинаковые по своей

форме линзы, совершенно по-иному преломляют падающие на них лучи света.

Простейшие объективы. Может возникнуть вопрос, почему объектив, как правило,

состоит из нескольких линз, к чему все эти сложные расчеты, - ведь и с помощью обыкновенного

увеличительного стекла (двояковыпуклой линзы) можно получить изображение любого предмета.

Всем известно, что если отойти в комнате от окна к противоположной стене и поднести к

ней на некотором расстоянии увеличительное стекло, то на стене образуется перевернутое

изображение как самого окна, так и расположенных перед ним предметов - домов, деревьев и т.п.

Или когда с помощью такого же увеличительного стекла в летний солнечный день

выжигают на дереве какой-либо узор, то в фокусе линзы образуется очень маленькое,

ослепительно яркое изображение солнца. При этом падающие на линзу солнечные лучи

собираются на очень небольшой поверхности, благодаря чему там и создается очень высокая

температура.

С помощью обыкновенного увеличительного стекла удается получить изображение любых

предметов. Однако такое оптическое изображение страдает рядом существенных недостатков,

препятствующих применению простой линзы в качестве объектива.

Сферическая и хроматическая аберрации. Обыкновенная собирательная двояковыпуклая

линза обладает весьма характерной особенностью. Она значительно сильнее преломляет

падающие на нее лучи своими крайними участками и значительно меньше - теми участками,

которые расположены ближе к ее центру. Ввиду этого, нельзя получить резкого оптического

изображения фотографируемого предмета на одной плоскости светочувствительного материала. В

этом случае получается как бы несколько фокусов: лучи, преломленные вблизи центра линзы,

будут иметь один фокус, расположенный дальше от линзы, а лучи, преломленные у краев линзы, -

другой фокус, расположенный ближе к линзе. Все это приводит к тому, что оптическое

изображение получается расплывчатым. Такой недостаток простой линзы называется сферической

аберрацией (рис. 2).

Рис. 2

Мало того, двояковыпуклая линза имеет еще один недостаток: она точно так же, как и

призма, разлагает лучи света на его составные части, вследствие чего изображение предмета

получается окруженным радужной каемкой. Возникает это потому, что линза особенно сильно

преломляет фиолетовые и синие лучи и наиболее слабо - красные. В этом случае фокус

фиолетовых лучей не совпадает с фокусом оранжевых и красных лучей. Такое явление называется

хроматической аберрацией.

Ахроматическая линза. Еще в XVIII веке современник Ломоносова, русский академик

Эйлер математически доказал, что путем приготовления специальных сортов стекла можно будет

устранить хроматическую аберрацию и добиться получения абсолютно резкого оптического

изображения предметов. И, действительно, как только появились эти специальные сорта

оптических стекол, явления хроматической аберрации были устранены путем склеивания в одно

целое собирательной (двояковыпуклой) и рассеивающей (двояковогнутой) линз из стекла

различного химического состава. Такая сдвоенная линза получила название ахроматической или

ландшафтной.

В этом случае совмещение всех преломленных линзами лучей в одном фокусе происходит

потому, что края двояковогнутой линзы, обладающие наибольшей преломляющей силой,

находятся как раз против краев собирательной линзы, и чем больше крайние участки первой

линзы будут преломлять лучи по направлению к оптической оси, тем больше, в свою очередь,

вторая линза будет отклонять их в противоположную сторону.

Апланат. Позднее путем симметричной установки двух таких ландшафтных линз в одном

объективе, названном апланатом, удалось достигнуть устранения еще одного из недостатков

простой линзы, а именно - искривления прямых линий фотографируемого предмета.

Анастигмат. Но даже апланат далеко еще не является совершенным объективом. При

работе с ним можно получить снимок с нерезкими краями или с нерезким центром. Этот объектив

не в состоянии дать совершенно резкого изображения во всех его участках. Резкое изображение

предметов получается в этом случае не в одной плоскости, а в виде сферической "поверхности",

обращенной вогнутой стороной к объективу.

Кроме того, для апланата характерно наличие еще одного недостатка. Если лучи света от

светящейся точки падают на него наклонно, то ее изображение получается не в виде точки, а в

виде креста или в виде линии - широкой в середине и сужающейся к краям. Этот недостаток

называется в оптике астигматизмом, и устранен он только в объективах специальной конструкции

- анастигматах, представляющих собой систему по меньшей мере трех асимметрично

расположенных линз.

Анастигматы в настоящее время являются самыми совершенными объективами,

способными давать наиболее яркое изображение фотографируемого предмета.

Светосила и относительное отверстие объектива. Яркость изображения зависит от

величины диаметра объектива и его фокусного расстояния (расстояния между оптическим

центром объектива и светочувствительным материалом при резкой наводке на очень удаленный

предмет), точно так же как освещенность любого предмета в узком, длинном коридоре зависит от

размера окна и расстояния его до предмета. Следовательно, светосила величина,

характеризующая яркость изображения) зависит от диаметра отверстия объектива и его фокусного

расстояния.

Чем больше это отверстие и чем ближе к нему находится светочувствительный материал,

тем выше светосила объектива. С увеличением диаметра объектива в 2 раза площадь его

поверхности увеличится в 4 раза, следовательно, через него пройдет в 4 раза больше света. При

увеличении диаметра в 3 раза освещенность светочувствительного материала увеличится в 9 раз,

следовательно, и выдержка при съемке в этом случае должна быть сокращена в 9 раз. То есть,

количество света, прошедшего через объектив, прямо пропорционально квадрату его диаметра.

Рис. 3

При уменьшении диаметра действующего отверстия объектива вдвое площадь его отверстия сократится вчетверо.

Во столько же раз должна быть и увеличена выдержка при съемке.

Но, как уже указывалось выше, светосила объектива зависит не только от диаметра

объектива, но и от его фокусного расстояния. Поэтому для удобства обе эти величины были

сведены к одной, получившей название относительного отверстия объектива, которое обозначает

отношение диаметра объектива к его фокусному расстоянию. Так, например, если диаметр

отверстия объектива будет равен 5 см, а фокусное расстояние - 20 см, то его относительное

отверстие будет составлять: 5 см / 20 см = 1/4 или 1:4.

Эти числа, как характеризующие светосилу объектива, всегда указываются на его оправе.

В настоящее время происходит непрерывное совершенствование фотографических

объективов. В новейших объективах относительное отверстие достигает очень большой величины

- 1:0,9 и 1:0,85, причем качество изображения снимаемого предмета получается отличное. Однако

увеличение относительного отверстия объектива, оказывающее весьма большое влияние на

сокращение выдержки при съемке в условиях плохой освещенности, все же имеет предел. Как

показывает теория оптики, таким пределом является объектив с относительным отверстием 1:0,5.

Просветленная оптика. Обычно увеличение светосилы объектива с сохранением при этом

высокого качества изображения требует в то же время увеличения количества линз. Однако

увеличение количества линз вызывает излишние потери свет, который поглощается массой стекла

и отражается поверхностями линз, причем потери за счет отражения будут тем большими, чем

больше поверхностей линз в объективе соприкасается с воздухом. Уместно напомнить, что каждая

из поверхностей линз, соприкасающаяся с воздухом, отражает в среднем (в зависимости от сорта

стекла) от 4 до 6% падающего на нее света. В сложных объективах, состоящих из большого

количества линз, эти потери достигают 40 - 50%. Поэтому зачастую объектив с меньшим

относительным отверстием и с меньшим количеством линз дает более яркое изображение.

Академики А.А. Лебедев и И.В. Гребенщиков разработали два метода борьбы с этими

потерями - химический и физический способы обработки поверхности оптических стекол,

понижающие коэффициент отражения.

При химическом способе поверхности линз обрабатываются очень слабым раствором

уксусной кислоты, в результате чего на поверхности линзы образуется тончайшая пленка

кремнезема с фиолетово-коричневым отливом.

При физическом, более эффективном способе на поверхность линзы в вакууме осаждаются

пары фтористого магния или фтористого кальция, образующие тончайшую пленку, дающую в

отраженном свете голубоватый оттенок. В результате такой обработки коэффициент отражения

снижается примерно с 6 - 4 до 0,3 - 0,1%, в зависимости от сорта стекла. Объективы, линзы

которых обработаны этими способами, называются просветленными.

В настоящее время фотоаппараты снабжаются только просветленной оптикой.

Просветленные объективы позволяют сократить выдержку при съемке, а также значительно

сокращают величину ореолов при съемках против света. Следует помнить, что просветленные

линзы ни в коем случае нельзя протирать тряпкой или замшей. Удалять пыль с объектива

рекомендуется только с помощью очень мягкой кисти.

Глубина резкости. Диаметр и фокусное расстояние объектива характеризуют не только

светосилу. Они оказывают также влияние на глубину резкости объектива, т. е. на величину того

промежутка, в пределах которого все фотографируемые предметы получаются резкими. Так,

например, производя наводку резкости по матовому стеклу, мы обнаруживаем, что если

изображения очень отдаленных предметов на матовом стекле выглядят резкими, то изображения

предметов, расположенных вблизи аппарата, получаются расплывчатыми. И, наоборот, если

производить наводку на предмет, расположенный вблизи аппарата, то его изображение получится

отчетливым, а изображение отдаленного предмета - нерезким.

Наведя аппарат на очень отдаленный предмет (на бесконечность) и получив на матовом

стекле резкое изображение всех отдаленных предметов, можно определить, хотя довольно

приблизительно, ту границу, после которой изображение предметов, находящихся вблизи

аппарата, начинает терять резкость. Так, например, наводя аппарат на какой-либо весьма

отдаленный предмет, легко обнаружить, что изображение предметов, находящихся

приблизительно на расстоянии в 40 м и дальше, будут выглядеть резкими. Если же навести

аппарат на предметы, расположенные перед объективом на расстоянии 20 м, то резкими получатся

изображения лишь тех предметов, которые находились от аппарата на расстоянии от 14 до 40 м.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: