Följande inlägg är från den australiensiska fotografen Neil Creek som är en del av den nyligen lanserade Fine Art Photoblog och deltar i Project 365 - ett foto om dagen i ett år - på sin blogg.
Välkommen till andra lektionen i Fotografi 101 - En grundkurs i kameran. I den här serien täcker vi alla grunderna för kameradesign och användning. Vi pratar om ”exponeringstriangeln”: slutartid, bländare och ISO. Vi pratar om fokus, skärpedjup och skärpa, liksom hur linser fungerar, vad brännvidden betyder och hur de sätter ljus på sensorn. Vi tittar också på själva kameran, hur den fungerar, vad alla alternativ betyder och hur de påverkar dina foton.
Den här veckans lektion är Linser och fokus
Böjande ljus
Förra veckan diskuterade vi hur vi kan använda ett litet hål för att rikta ljus så att det bildar en bild. Allt som en hålkamera gör är att utesluta allt ljus som inte gör en bild. Som vi lärde oss är dock problemet med den tekniken att det resulterar i mycket svaga bilder. Som fotografer vill vi ha ljusa bilder, och även om det kan tyckas uppenbart, kommer vi att diskutera varför i detalj i en senare lektion. Lyckligtvis finns det ett bättre sätt att göra det.
Bild 1.2.1 Ett ljus sken in i ett glastank med vattenböjningar. Källa.
Bild 1.2.2 När ljuset går in i en merbrytningsmaterial saktar och böjs.
När vi kort berörde i lektion 1 är ljus en form av energi som kan böjas. Böjande ljus kallas refraktion. Vad som händer när ljus bryts är att det faktiskt saktar ner. Det är en vanlig missuppfattning att ljus alltid rör sig i samma hastighet. I själva verket beror ljusets hastighet på vilken typ av material den färdas genom. Det riktigt användbara med brytning är att det kan böj ljusets väg.
Jag vill inte komma in i den mystiska ”ljusets dubbla natur”, men kom ihåg att ljus kan ses som en serie vågor. Linje efter rad av dessa vågor utgör ljus, liknar vågor som träffar en strand.
Tänk dig att vi har en fisktank med vatten och en fackla. För enkelhetens skull kan vi också föreställa oss att vi kan se strålen tydligt i luften och vattnet. När du lyser facklan på vattenytan i en vinkel, från sidan av tanken, kan du se att strålen har böjts, se Bild 1.2.1. Ljusets många vågfronter är inriktade vinkelrätt mot dess körriktning. När vågfronterna stöter på vattnet träffar en del av fronten den före resten. Den del som har kommit in i vattnet och saktar ner medan resten av vågen fortfarande rör sig i samma hastighet. Effekten av detta är att böja strålen. Se fig 1.2.2.
Okej, det räcker fysik för tillfället. Låter oss prata optik.
Linser
Denna böjning av ljus kan vara mycket användbar! Låt oss säga att vi ville koncentrera allt ljus från en bred stråle till en smal punkt. Om vi kan rikta varje ljusstråle genom att böja den något - lite höger för ljuset på vänster sida av strålen, lite vänster för ljuset på höger sida av strålen - då borde vi kunna fokusera ljuset. Det är precis vad en lins gör.
Det finns två huvudfaktorer som avgör hur mycket en lins böjer ljuset. De brytningsindex av materialet, vilket är hur mycket det saktar ner strålen och infallsvinkel. Infallsvinkeln (eller infallsvinkeln) är hur långt från vinkelrät ljusstrålen är när den passerar genom ytan. Ju större vinkel desto mer böjning. Det är därför vidvinkelobjektiv, som behöver böja ljuset långt, har en sådan utbuktande utseende.
Bild 1.2.3 Hur mycket ljusstrålen är böjd beror på vinkeln under vilken den träffar linsen (allt annat är lika). Ljus som passerar genom linsens centrum påverkas inte, medan de vid kanten böjs mest. Det är därför linserna är böjda. | 
Bild 1.2.4 Olika formade linser fokuserar ljuset på olika avstånd. Det här är brännvidd av linsen. |
Ett enkelt experiment
Klicka för större version
Bild 1.2.5 Ett vardagsförstoringsglas kan skapa en bild. Sätt upp ett ljus, ett förstoringsglas och ett papper som en skärm i ett mörkt rum. Med förstoringsglaset i kvadrat med kängan och skärmen, skjut glaset och skärmen bakåt och framåt tills du tar en bild av ljuset i fokus. Precis som med nålhålskameran projicerar bilden av linsen oss upp och ner. Lägg märke till att glasets skugga är mörk förutom ljuset, även om förstoringsglaset är genomskinligt. Detta beror på att allt ljus som passerade genom glaset har fokuserats in i bilden.
Bild 1.2.6 | 
Bild 1.2.7 |
Inte alla linser är likaDet är inte alltid så att brännvidden är lika med linslängden, eftersom den komplexa optiken i moderna linser kan ge en "virtuell" brännvidd samtidigt som den faktiska linsstorleken är liten. Som en tumregel är brännvidden vanligtvis ganska nära den faktiska längden på ljusvägen genom linsen.
Fokusering
Hittills har vi föreställt oss en perfekt ljusstråle som träffar en brytningsyta. I denna stråle är allt ljus parallellt. Parallellt ljus som passerar genom en lins kommer alltid att konvergera på samma punkt. Avståndet från linsytan till fokuspunkten kallas brännvidd och mäts i milimeter. De flesta linser beskrivs med brännvidd. Zoomlinser har en rad brännviddar, en prestation som uppnås genom att använda en komplex serie av linser som kan flyttas relativt varandra. Mm-numret översätts till ett verkligt avstånd, från objektivets framsida till kamerans chip. På det sättet kan du se att en 400 mm teleobjektiv kommer att vara mycket längre än en 24 mm vidvinkel, utan att ens titta på linsen.
Om ett objekt ligger nära en lins, till och med flera hundra meter bort, är det reflekterade ljuset som kommer in i linsen inte helt parallellt. Ju närmare objektet till linsen, desto mindre parallellt och desto mer måste linsen flyttas för att hålla fokus. Denna förändring är mycket mer märkbar när objekt ligger mycket nära kameran och är en av anledningarna till att skärpedjupet i makrofoton är så litet - en punkt som vi kommer tillbaka till i en framtida lektion.
Bild 1.2.6 Ju närmare ett objekt är ett objektiv, desto mer rör sig fokuspunkten, och ju mer måste objektivet flyttas för att kompensera.
För att hålla bilden av ett nära föremål skarp måste linsen flyttas relativt skärmen (eller kamerasensorn). Denna process kallas fokusering. När du är fokuserad på ett objekt på ett visst avstånd kommer inte objekt som är närmare eller längre bort än det att vara i fokus. Situationen kan hjälpa till något genom att minska storleken på linsen, precis som vi gjorde med pinhole-kameran, för att begränsa de olika ljusvinklar som kommer in i linsen. Men vi återigen står inför förlusten av ljusstyrka som ett resultat.
Vi har antytt de främsta anledningarna till att använda en lins: att göra en bild ljusare och att göra den större (eller mindre!). Nästa vecka tar vi vad vi har lärt oss om linser och ser hur vi kan använda det för att förstå begreppen brännvidd och f-förhållanden, och hur de översätts till förstoring och bildljusstyrka.
Läxa
Jag blev besviken över hur få av er som skickade in läxor för lektionen förra veckan. Det gjorde faktiskt ingen! Peter Emmett förtjänar dock lite extra kredit för hans DSLR body cap pinhole kamera foto tagit tillfälligt helgen före den första lektionen. Den här veckans lektion är utmanande för att sätta läxor, så jag vill uppmuntra dig att experimentera och tänka på hur du kan tillämpa det du har lärt dig här. Här är några förslag:
- Projicera en bild med ett förstoringsglas eller en lins från din kamerautrustning och ta en bild av den. Om du vill bli riktigt kreativ om det, bli inspirerad av detta spektakulära exempel som nyligen visades på Strobist.
- Hitta och fotografera exempel på ljusbrytning i vardagliga föremål. Ju tydligare exemplet desto bättre. Till exempel den klassiska pennan i ett glas vatten, eller kanske spela med några stora kristaller från en smyckeskrin.
- Skjut några naturliga linser. Droppar vatten kan kreativt användas som små förstoringsglas för att visa en inverterad bild av scenen bortom dem. Detta skulle vara en bra övning för älskare av makrofotografering.
Resurser
- Linser (optik) på Wikipedia
- Refraktion - Ch4 av Optik av Benjamin Crowell.
- Refraktionsgrupp på Flickr
Nästa vecka
Fotografi 101 - Linser, ljus och förstoring.
Förutom att lägga upp sina Project 365-bilder på sin blogg driver Neil också ett fotografiskt projekt varje månad. Den här månadens ämne är Iron Chef Photography - The Fork.