Зависит ли общее освещение объектива только от диафрагмы?

У меня сложилось впечатление, что величина диафрагмы объектива определяет его способность собирать свет, но я не уверен, что понимаю, как он работает ...

При рассмотрении сбора света в телескоп, это зависит от диаметра объектива (или зеркала). Это имеет смысл для меня, так как свет излучается во всех направлениях, поэтому большая площадь означает, что вы собираете больше света. Мне кажется, что в объективах фотоаппаратов должно быть то же самое - объектив большего размера будет захватывать больше светового конуса от объекта и фокусировать его на сенсоре.

Что заставило меня задуматься об этом, так это то, что я видел объектив F / 0,95, но он не выглядит намного больше, чем объективы F / 2,8, поэтому я не понимаю физики того, как это будет работать.

По сути, да, способность линзы собирать свет определяется его максимальной диафрагмой. Скорость передачи используемых материалов также оказывает влияние, но она очень мала.

Ваша интуиция верна в том смысле, что вы ожидаете, что у объектива с большой апертурой будет большой ствол, однако апертура указывается как отношение * кажущегося ** размера отверстия объектива, деленное на фокусное расстояние. Таким образом, объектив 200 мм f / 2.0 должен иметь передний элемент, достаточно большой, чтобы видеть отверстие 200 / 2.0 = 100 мм, поэтому диаметр ствола должен быть не менее 10 см. Однако 20 мм f / 2.0, похоже, имеют диафрагму 10 мм, что мало по сравнению с большинством размеров объективов.

Чтобы усложнить дело, широкоугольным объективам нужны более крупные передние элементы, чем продиктовано их диафрагмой для предотвращения виньетирования по всей оправе. Для фокусных расстояний короче, чем около 50 мм, размеры линз увеличиваются с уменьшением фокусного расстояния, несмотря на диафрагмы, и, следовательно, способность к сбору света также уменьшается.

Вот хороший пример, этот объектив Nikon имеет только f / 2.8:

но абсолютно огромный, из-за его чрезвычайно широкоугольной природы.

* обратите внимание, что 100 мм f / 2,0 не означает, что физическое отверстие в середине объектива на самом деле имеет диаметр 50 мм, только то, что изображение указанного отверстия при просмотре через переднюю часть объектива кажется диаметром 50 мм. Фактически отверстие часто меньше, но передний элемент линзы должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать его теоретическому размеру.

Вы почти правы, что физический диаметр объектива напрямую влияет на свойства линзы, собирающие свет.

Однако вам также необходимо учитывать фокусное расстояние объектива.

Математика довольно проста:

Максимальная диафрагма (F-Stop) = фокусное расстояние / диаметр объектива

В качестве примера, давайте выберем f / 4, так как это хороший простой круглый номер ...

• Для достижения f / 4, например, при 400 мм, диаметр линзы будет 100 мм.
• Для достижения f / 4 при 100 мм диаметр линзы должен быть 25 мм.
• Для достижения f / 4 при 50 мм диаметр объектива будет 12,5 мм.

Так, скажем, 50-мм объектив, чтобы получить f / 0,95, как вы указали в своем вопросе, и, поскольку это меньше, чем f / 1, диаметр объектива на самом деле должен быть немного больше, чем фокусное расстояние объектива в 52.63mm.

Обратите внимание, что может быть проще переключить уравнение на:

Диаметр объектива = фокусное расстояние / максимальная диафрагма (F-Stop)

Так как ваш первоначальный вопрос о том, что объектив f / 0.95 не намного больше, чем объектив af / 2.8, вам нужно убедиться, что оба объектива имеют одинаковое фокусное расстояние. Тогда вы увидите, что 0,95 действительно больше, чем 2,8, и, используя приведенное выше уравнение, вы можете точно определить, какими должны быть диаметры физических линз в каждом ;-)

Надеюсь это имеет смысл???

Другие уже объяснили разницу между входным зрачком и передней линзой. Я хотел бы добавить слово о том, почему сила сбора света задается F-числами.

Разница между телескопом и фотографическим объективом заключается в том, что вы обычно используете телескоп для изображения небольших объектов (небольших по угловым размерам). Тогда ваш объект почти всегда будет вписываться в поле зрения, независимо от фокусного расстояния прицела. Напротив, вы чаще всего используете камеру для съемки всей сцены, которая полностью заполняет кадр. Затем более короткие фокусные расстояния позволяют вам захватывать больше сцены ... и, следовательно, больше света!

Это имеет большое значение для оценки «силы сбора света». Для астронома сила сбора света - это способность прицела собирать световой поток от небольшого источника, обеспечивающего заданную освещенность на земле. Поэтому он эквивалентен площади поверхности входного зрачка. Для фотографа способность собирать свет - это способность объектива (или камеры) собирать световой поток из расширенной сцены с заданной средней яркостью . Это зависит как от входного ученика, так и от поля зрения. Вот почему мы используем f-числа вместо необработанных диаметров апертуры.

Смотрите также этот ответ на связанный вопрос .

Подумайте о том, чтобы остановить свой телескоп. Многие прицелы поставляются с крышками объективов, в центре которых вырезано круглое отверстие с вторичной крышкой.

Если вы работаете со своим прицелом, когда крышка объектива включена, а вспомогательная крышка выключена, вы теперь остановили прицел. Ваш прицел f8 теперь может быть, скажем, прицелом f20 без каких-либо изменений диаметра объектива . Это действительно пугало меня с тех пор, как я начал снимать в телескопе перед камерами, и у меня было точно такое же замешательство, как у вас.

У вас есть старая 35-мм пленочная камера? Откройте спину и посмотрите через объектив, по сути, ваш глаз - теперь фильм. Нажмите кнопку затвора. Вы увидите короткую вспышку света через в основном круглое отверстие. (Еще лучше, установите скорость затвора медленной, чтобы короткая вспышка была менее короткой.) Теперь поиграйте с настройкой диафрагмы, сравните, скажем, f2.8 с f16. Заметьте, как изменяется размер круглого отверстия?

Если у вас нет старой пленочной камеры, попробуйте сделать это с цифровой зеркальной фотокамерой, но, глядя вперед, найдите что-то, что можно изменить внутри объектива, расположенного по центру, когда вы играете с диафрагмой.

Камеры часто останавливаются. Вы должны сделать это как для изменения длины экспозиции, так и для контроля глубины резкости.

Телескопы редко останавливаются. Вы, вероятно, хотите сделать это только для солнечных или лунных наблюдений. Почему? Вам не нужен дополнительный свет, но если у вас нет рефрактора APO, его выключение значительно уменьшит хроматическую аберрацию. У меня был шанс увидеть телескоп Галилео в Филадельфии. Это было возможно от 1 до 1,5 дюймов в диаметре, но оно было уменьшено до чего-то крошечного, например 0,5 дюйма или около того! Это было сделано, чтобы уменьшить аберрации в его примитивных линзах.