Почему одно и то же число f означает одинаковое количество света? [дубликат]

Интуиция подсказывает мне, что больший объектив соберет больше света при том же числе f, чем маленький объектив. Но фотографы говорят мне, что я ошибаюсь. Я не могу понять, почему.

Есть довольно много сообщений как на SE (например, здесь и здесь ), так и в других местах, посвященных этому вопросу. Но я не понимаю этого и был бы признателен, если бы кто-то ответил немного по-другому (в идеале без фотографической терминологии, но с чисто оптической точки зрения). Для простоты предположим, что мы пытаемся изобразить объект, расположенный в бесконечности. Его изображение будет одним осевым пикселем на сенсоре нашей камеры.

введите описание изображения здесь

Все лучи, проходящие через линзу, попадут в один и тот же пиксель. Количество света, попадающего на этот пиксель, будет пропорционально площади входного зрачка и не будет зависеть от фокусного расстояния объектива. Таким образом, мы можем изменить число f (которое является отношением f/D) без изменения количества света на сенсоре. Почему тогда говорят, что количество света одинаково для всех объективов с одним и тем же f-числом (например, здесь )?

(Я знаю о числе T-stop, но давайте пока проигнорируем передачу. Меня интересует только геометрическая трактовка.)

Я думаю, что это действительно тот же вопрос, что и в ваших ссылках на предыдущий. Я не думаю, что повторный вопрос прояснит ситуацию. Это просто приведет к более рассеянной информации, а не к твердому каноническому ответу. И я действительно думаю, что несколько ответов, таких как photo.stackexchange.com/a/21276 , действительно напрямую решают ваше замешательство. Если что-то останется даже после этого, давайте поработаем над тем, чтобы сделать ответы на этот вопрос более четкими, а не дублировать.
@mattdm: я согласен с вашим предложением. Я думаю, что теперь я даже понял ответ и добавлю его к этому другому вопросу. Однако я нигде не видел этого, поэтому мне нужно было спросить его снова.

Ответы (2)

Свет ( обратно) пропорционален фокусному расстоянию. Длинный телескоп при большом увеличении видит тусклое изображение. Бинокли короткие, и видят более яркое меньшее изображение.

Да, объектив 200 мм f/4 в 2 раза больше в диаметре и в 4 раза больше площади, пропуская в 4 раза больше света по сравнению с объективом 100 мм f/4. Однако фокусное расстояние также включает в себя увеличение, и объектив 200 мм проецирует изображение объекта на 2-кратное расстояние, что в 2 раза больше, поэтому изображение объекта теперь в 4 раза превышает площадь (объектива 100 мм).

4-кратный свет в 4-кратном увеличении — это ОДИНАКОВЫЙ свет на единицу площади, т. е. ОДИНАКОВАЯ интенсивность света... та же экспозиция.

Вот ПОЧЕМУ был изобретен и используется метод f/stop, чтобы f/4 равнялось f/4 в любом объективе… поэтому мы знаем, что означает f/4 для любого объектива.

Конечно, эффективность объектива может немного варьироваться в зависимости от количества стеклянных элементов и покрытий (T-stops), но общий принцип таков: f/4 есть f/4, независимо от деталей объектива.

Я думаю, вы, возможно, не учитываете расстояние, необходимое для того, чтобы изображение было одинаковым. Если изображение не то же самое, то и свет не может быть таким же, поэтому вы должны учитывать это.

Вы правы в том, что больший объектив собирает больше света при том же f-Stop, потому что диафрагма на самом деле другого размера. Но вы предполагаете такое же расстояние, а диафрагмы работают иначе. f-ступени по своей сути учитывают расстояние, потому что они основаны на фокусном расстоянии.

Представьте себе волшебный мир, в котором нет атмосферы, стекло не ослабляет свет, нет фона и все камеры невидимы. :)

Затем представьте себе массив из 16 квадратов в сетке 4 x 4.

Сетка

Предположим, две линзы, большая из которых в два раза больше фокусного расстояния маленькой линзы. Давайте представим, что это 50 мм и 100 мм.

Камера с маленьким объективом установлена ​​достаточно близко, чтобы в кадре были все квадраты, поэтому они просто касаются края.

Маленькая широко открытая линза соберет x количества света от каждого квадрата. Более длинный объектив на том же расстоянии сможет видеть только четыре средних квадрата, но он будет собирать больше света на каждый квадрат, поскольку каждое квадратное изображение будет больше на сенсоре.

Это означает, что большая площадь сенсора будет получать свет от каждого квадрата от большой линзы (поскольку каждый квадрат занимает больше места на сенсоре), и поэтому будет захвачено больше света от каждого квадрата.

Если вы отодвинете камеру с длиннофокусным объективом от квадратов (удвойте расстояние), чтобы она могла видеть все квадраты, то количество света на квадрат уменьшится, потому что теперь каждый из них занимает меньше места на сенсоре. .

Давайте на мгновение забудем о законе обратных квадратов.

Количество света для большой линзы (100 мм) в месте, которое будет отображать все 16 сфер, такое же, как количество света, которое попадет для маленькой линзы (50 мм) в месте, которое будет отображать все 16 сфер. .

Вот почему f/stop — это символическое представление светосилы в сравнении с фактическим измерением диаметра радужной оболочки в реальном мире.

Надеюсь это поможет.

Почему одно и то же число f означает одинаковое количество света? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v