Как размер физической апертуры связан с диафрагмой?

«Поэтому линза 2 имеет большую максимальную апертуру, чем линза 1, и, следовательно, способна пропускать больше света.

Тут ваше понимание не совсем правильное. Физический размер апертуры действительно больше у более длинного объектива, но он не пропускает больше света, потому что большее фокусное расстояние означает, что поле зрения уже. Это означает, что конус света, попадающего в объектив, также уже, что приводит к снижению общей яркости.

Причина, по которой диафрагма выражается как функция фокусного расстояния, заключается именно в этом: одно и то же число представляет одинаковую яркость. Я не понимаю, почему вы думаете, что минимальная диафрагма не может быть одинаковой для обоих объективов, поэтому трудно решить эту проблему, если вы не уточните свои рассуждения. Объектив 105 мм будет иметь диаметр апертуры ~ 3,3 мм при f / 32, а объектив 60 мм будет иметь диаметр апертуры 1,875 мм при f / 32. Они оба будут пропускать одинаковое количество света по причине, указанной выше.

Когда люди говорят о «диафрагме» в фотографии, они почти всегда имеют в виду диафрагму, а не физический размер диафрагмы, который редко имеет значение при расчете экспозиции.

Давайте рассмотрим простую камеру-обскуру, делающую снимок равномерно освещенной стены.

Поскольку это равномерно освещенная стена, каждый из этих лучей представляет собой одинаковое количество света. На пленку падают девять лучей.

Теперь, если мы переместим пленку назад, мы получим более узкое поле зрения. Это соответствует большему фокусному расстоянию вашего 105-мм объектива.

Диафрагма остается того же размера, и через нее проходит то же количество света (9 лучей), но поскольку поле зрения меньше, на пленку попадает меньше света. Теперь на пленку падает всего 5 лучей.

Однако, когда вы увеличиваете это отверстие, проходит больше света, но вам нужно будет добавить линзу, чтобы сфокусировать его, если вы хотите получить четкое изображение. Тем не менее, основной принцип остается в силе: более длинный объектив или более узкое поле зрения означают, что вы захватываете меньше света, проходящего через апертуру на пленке.

Число f компенсирует этот эффект, давая нам число, которое, если оно равно, собирает одинаковое количество света на пленке независимо от фокусного расстояния. Число f рассчитывается как фокусное расстояние, деленное на эффективный диаметр диафрагмы ¹ :

Несколько сбивает с толку, что «f» — это фокусное расстояние, а «N» — это число f. Но это менее запутанно, если вы вспомните, что f-числа обычно пишутся с префиксом «f/», как в «f/4». Это означает, что «эффективный диаметр диафрагмы равен фокусному расстоянию (f), деленному на 4: f/4».

^{1: эффективен , потому что физический размер апертуры может быть изменен оптикой вокруг нее и точно в том месте, где на оптическом пути находится апертура.}