การรวบรวมแสงโดยรวมของเลนส์ขึ้นอยู่กับค่ารูรับแสงเท่านั้นหรือไม่

ความประทับใจของฉันคือค่ารูรับแสงของเลนส์กำหนดความสามารถในการรวบรวมแสง แต่ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเข้าใจวิธีการทำงาน ...

เมื่อพิจารณาการรวบรวมแสงในกล้องโทรทรรศน์มันขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์ใกล้วัตถุ (หรือกระจก) นี่ทำให้ฉันเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์เพราะแสงนั้นแผ่ไปทั่วทุกทิศทางดังนั้นพื้นที่ขนาดใหญ่ก็หมายความว่าคุณจะรวบรวมแสงได้มากขึ้น สำหรับฉันแล้วมันก็ควรจะเหมือนกันในเลนส์กล้อง - เลนส์ที่ใหญ่กว่าจะรับกรวยของแสงจากตัวแบบมากขึ้นและโฟกัสไปที่เซ็นเซอร์

สิ่งที่ทำให้ฉันคิดเกี่ยวกับมันคือฉันได้เห็นเลนส์ F / 0.95 แต่มันไม่ได้ดูใหญ่กว่าเลนส์ F / 2.8 ดังนั้นฉันจึงไม่เข้าใจฟิสิกส์ของการใช้งาน

ใช่แล้วความสามารถในการรวบรวมแสงของเลนส์ถูกกำหนดโดยค่ารูรับแสงสูงสุด อัตราการส่งผ่านของวัสดุที่ใช้ยังมีผล แต่ก็มีขนาดเล็กมาก

สัญชาตญาณของคุณถูกต้องที่คุณคาดหวังว่าเลนส์รูรับแสงขนาดใหญ่จะมีลำกล้องขนาดใหญ่อย่างไรก็ตามรูรับแสงจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของขนาดของการเปิดเลนส์ที่เห็นได้ชัด ** หารด้วยความยาวโฟกัส ดังนั้นเลนส์ 200 มม. f / 2.0 จะต้องมีองค์ประกอบด้านหน้าที่ใหญ่พอที่จะเห็นรูรับแสง 200 / 2.0 = 100 มม. ดังนั้นบาร์เรลต้องมีอย่างน้อย 10 ซม. อย่างไรก็ตาม 20mm f / 2.0 ดูเหมือนจะมีรูรับแสงเพียง 10 มม. เท่านั้นซึ่งมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดเลนส์ส่วนใหญ่

ในการที่ซับซ้อนเรื่องเลนส์มุมกว้างจำเป็นต้องมีองค์ประกอบด้านหน้าที่ใหญ่กว่าด้วยการกำหนดค่ารูรับแสงเพื่อป้องกันการขอบมืดของเฟรม สำหรับความยาวโฟกัสที่สั้นกว่าขนาดเลนส์ประมาณ 50 มม. จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความยาวโฟกัสลดลงแม้จะมีรูรับแสงและความสามารถในการรวบรวมแสงก็ลดลงเช่นกัน

นี่เป็นตัวอย่างที่ดีเลนส์ Nikon นี้มีเพียง f / 2.8:

แต่มีขนาดใหญ่มากเนื่องจากธรรมชาติมีมุมกว้างมาก

* โปรดทราบว่า 100 มม. f / 2.0 ไม่ได้หมายความว่าช่องเปิดทางกายภาพที่อยู่ตรงกลางของเลนส์นั้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. เท่านั้นภาพที่เปิดออกเมื่อมองผ่านด้านหน้าของเลนส์นั้นมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 50 มม. การเปิดจริงมักจะเล็กกว่า แต่องค์ประกอบด้านหน้าของเลนส์จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับขนาดตามทฤษฎี

คุณเกือบถูกต้องแล้วว่าเส้นผ่านศูนย์กลางทางกายภาพของเลนส์มีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติการรวบรวมแสงของเลนส์

อย่างไรก็ตามคุณต้องคำนึงถึงความยาวโฟกัสของเลนส์ด้วย

คณิตศาสตร์ค่อนข้างตรงไปตรงมา:

รูรับแสงสูงสุด (F-Stop) = ความยาวโฟกัส / เส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์

เป็นตัวอย่างให้เลือก f / 4 เพราะมันเป็นจำนวนที่ง่าย ...

• เพื่อให้ได้ f / 4 ที่ 400 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์จะเท่ากับ 100 มม.
• เพื่อให้ได้ f / 4 ที่ 100 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์จะต้องเป็น 25 มม.
• เพื่อให้ได้ f / 4 ที่ 50 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์จะเป็น 12.5 มม.

ดังนั้นในการพูดว่าเลนส์ 50 มม. เพื่อให้ได้ f / 0.95 ตามที่คุณระบุไว้ในคำถามของคุณและเนื่องจากน้อยกว่า f / 1 ขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าความยาวโฟกัสของเลนส์เล็กน้อยที่ 52.63mm

โปรดทราบว่าการสลับสมการอาจง่ายกว่า:

เส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ = ความยาวโฟกัส / รูรับแสงกว้างสุด (F-Stop)

สำหรับคำถามดั้งเดิมของคุณเกี่ยวกับเลนส์ f / 0.95 ที่ไม่ใหญ่กว่าเลนส์ af / 2.8 คุณต้องแน่ใจว่าเลนส์ทั้งสองนั้นมีความยาวโฟกัสเท่ากัน จากนั้นคุณจะเห็นว่า 0.95 นั้นใหญ่กว่า 2.8 จริง ๆ และจากการใช้สมการข้างต้นคุณสามารถคำนวณขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของเลนส์ทางกายภาพในแต่ละ ;-)

ฉันหวังว่าเหมาะสมแล้ว ???

คนอื่นได้อธิบายความแตกต่างระหว่างรูม่านตาและเลนส์ด้านหน้าแล้ว ฉันต้องการเพิ่มคำว่าเหตุใดจึงมีการให้กำลังการรวบรวมแสงโดยตัวเลข F

ความแตกต่างระหว่างกล้องและเลนส์ถ่ายภาพคือการที่คุณมักจะใช้กล้องโทรทรรศน์ไปที่ภาพเล็กวัตถุ (ขนาดเล็กเชิงมุม) จากนั้นตัวแบบของคุณจะเข้ากับมุมมองได้เกือบทุกครั้งโดยไม่คำนึงถึงความยาวโฟกัสของขอบเขต ในทางตรงกันข้ามคุณมักจะใช้กล้องเพื่อถ่ายภาพทั้งฉากที่เติมเฟรมให้สมบูรณ์ จากนั้นความยาวโฟกัสที่สั้นลงช่วยให้คุณสามารถจับฉากได้มากขึ้น ... และให้แสงที่มากขึ้น!

สิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในวิธีการที่ "ชื่นชมพลังการรวบรวมแสง" สำหรับนักดาราศาสตร์พลังการรวบรวมแสงคือความสามารถของขอบเขตในการรวบรวมฟลักซ์ส่องสว่างจากแหล่งกำเนิดขนาดเล็กซึ่งให้ความ สว่างบนโลก มันจึงเทียบเท่ากับพื้นที่ผิวของรูม่านตา สำหรับช่างภาพ, พลังงานแสงชุมนุมคือความสามารถของเลนส์ (หรือกล้อง) เพื่อรวบรวมฟลักซ์ส่องออกมาจากการขยาย ที่เกิดเหตุได้รับเฉลี่ยสว่าง จากนั้นขึ้นอยู่กับทั้งนักเรียนที่เข้าเรียนและมุมมอง นั่นเป็นเหตุผลที่เราใช้หมายเลข f แทนเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงแบบดิบ

ดูคำตอบนี้สำหรับคำถามที่เกี่ยวข้องด้วย

คิดเกี่ยวกับการหยุดกล้องโทรทรรศน์ของคุณ ขอบเขตจำนวนมากมาพร้อมกับฝาปิดเลนส์ที่มีรูกลมตรงกลางและมีฝาปิดรองอยู่

หากคุณใช้งานขอบเขตโดยเปิดฝาปิดเลนส์ แต่ปิดฝารองคุณได้หยุดขอบเขตของคุณแล้ว ขอบเขต f8 ของคุณตอนนี้อาจจะพูดว่าขอบเขต f20 โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเลนส์ใกล้วัตถุ สิ่งนี้ทำให้ฉันประหลาดใจจริงๆตั้งแต่ฉันเริ่มต้นในกล้องโทรทรรศน์ก่อนกล้องและฉันก็สับสนเหมือนกันกับที่คุณมี

คุณมีกล้องฟิล์ม 35 มม. นั่งดูอยู่หรือเปล่า? เปิดด้านหลังและมองผ่านเลนส์โดยพื้นฐานแล้วดวงตาของคุณคือภาพยนตร์ กดชัตเตอร์ คุณจะเห็นแสงแฟลชสั้น ๆ ผ่านรูรับแสงส่วนใหญ่ (ดียิ่งขึ้นตั้งค่าความเร็วชัตเตอร์ช้าเพื่อให้แฟลชสั้น ๆ สั้น ๆ น้อยลง) ตอนนี้เล่นด้วยการตั้งค่ารูรับแสงเปรียบเทียบพูด f2.8 กับ f16 สังเกตว่าขนาดของรูกลมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

หากคุณไม่มีกล้องฟิล์มเก่าลองใช้กล้อง DSLR ของคุณ แต่มองไปข้างหน้ามองหาสิ่งที่เปลี่ยนแปลงภายในเลนส์ตรงกลางตรงที่คุณเล่นด้วยค่ารูรับแสง

กล้องหยุดทำงานบ่อยครั้ง คุณต้องทำเช่นนี้เพื่อเปลี่ยนความยาวของค่าแสงรวมถึงการควบคุมระยะชัดลึก

กล้องจะหยุดลงไม่ค่อย คุณอาจต้องการทำเพียงเพื่อการสังเกตดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ ทำไม? คุณไม่ต้องการแสงเพิ่ม แต่ถ้าคุณมีเครื่องวัด APO การหยุดมันจะลดความผิดเพี้ยนของสีได้อย่างมาก ฉันมีโอกาสได้เห็นกล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอในฟิลาเดลเฟีย บางทีมันอาจจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 1.5 นิ้ว แต่มันก็หยุดลงที่บางสิ่งเล็ก ๆ เช่น 0.5 "หรือมากกว่านั้น! เพื่อลดความผิดปกติในเลนส์ดั้งเดิมของเขา