Основные параметры объектива

Рассказывая об оптике, мы будем постоянно оперировать несколькими терминами, описывающими основные параметры объективов. Наиболее важными характеристиками каждого объектива являются его фокусное расстояние, угол зрения и относительное отверстие. Безусловно, с этими понятиями большинство из читателей в обычной жизни сталкивается весьма редко. Поэтому мы постараемся объяснить все эти понятия наиболее наглядно на примере простейшего объектива — обычной собирающей (положительной) линзы, применяемой в очках для дальнозорких или в качестве увеличительной лупы.

Итак, по определению фокусное расстояние простой линзы — это расстояние от ее оптического центра до построенного ею изображения бесконечно удаленного предмета. Самый удобный для наших наглядных физических экспериментов бесконечно удаленный предмет — это солнце. Возьмем в одну руку лист бумаги, а во вторую — собирающую линзу. Развернем эту конструкцию так, чтобы линза оказалась между листом бумаги и солнцем. На листе бумаги появится солнечный зайчик — изображение солнца, построенное нашей линзой. Теперь будем перемещать лист и линзу относительно друг друга, добиваясь максимально резкого изображения солнца. При некотором расстоянии от листа до линзы изображение солнца превратится в яркую четкую точку. Именно это расстояние от центра линзы до изображения солнца на листе бумаги и носит название фокусного расстояния линзы. Измеряется фокусное расстояние объективов обычно в миллиметрах или сантиметрах. А вот для маркировки линз (к примеру — в очках) обычно принято использовать обратную величину, оптическую силу, выражаемую в диоптриях. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы связаны друг с другом формулой

D = 1—F, где D — оптическая сила (Dn)

F — фокусное расстояние (м)

Нетрудно подсчитать, что линза с фокусным расстоянием 20 сантиметров (1/5 метра) имеет оптическую силу 5 диоптрий (+5).

Теперь проведем второй эксперимент. Возьмем другую линзу примерно того же диаметра, но меньшей оптической силы и проделаем все то же самое, что и с первой. Для того чтобы изображение солнца стало четким, эту линзу нужно будет отодвинуть гораздо дальше от листа бумаги. К тому же изображение солнца будет крупнее и менее ярким. Этот эксперимент позволяет сделать сразу несколько важных выводов.

Вывод первый — чем больше фокусное расстояние линзы, тем более крупным и «приближенным» будет изображение объекта съемки. Размер изображения объекта, естественно, зависит не только от фокусного расстояния линзы, но и от взаимного расположения линзы, объекта съемки и его изображения. Эти три величины связаны друг с другом простой формулой тонкой линзы.

1—F = 1—L + 1—f,