Fotografie 101 - Lenzen en focus

Het volgende bericht is van de Australische fotograaf Neil Creek, die deel uitmaakt van het onlangs gelanceerde Fine Art Photoblog, en op zijn blog deelneemt aan Project 365 - een foto per dag gedurende een jaar.

Welkom bij de tweede les in Fotografie 101 - Een basiscursus over de camera. In deze serie behandelen we alle basisprincipes van camera-ontwerp en -gebruik. We hebben het over de ‘belichtingsdriehoek’: sluitertijd, diafragma en ISO. We praten over focus, scherptediepte en scherpte, maar ook over hoe lenzen werken, wat brandpuntsafstanden betekenen en hoe ze licht op de sensor plaatsen. We kijken ook naar de camera zelf, hoe deze werkt, wat alle opties betekenen en hoe deze je foto's beïnvloeden.

De les van deze week is Lenzen en focus

Licht buigen

Vorige week hebben we besproken hoe we een klein gaatje kunnen gebruiken om licht te richten, zodat het een beeld vormt. Het enige dat een gaatjescamera doet, is al het licht uitsluiten dat geen beeld oplevert. Zoals we echter hebben geleerd, is het probleem met die techniek dat het resulteert in zeer vage beelden. Als fotografen willen we heldere beelden, en hoewel dat voor de hand lijkt te liggen, zullen we in een latere les in detail bespreken waarom. Gelukkig is er een betere manier om het te doen.

Afb 1.2.1 Een licht scheen in een glas
tank met water bochten. Bron.
Afb 1.2.2 Als licht overgaat in een meer
brekingsmateriaal, het vertraagt ​​en buigt.

Zoals we in les 1 kort hebben aangestipt, is licht een vorm van energie die kan worden gebogen. Buiglicht wordt genoemd breking. Wat er gebeurt als licht wordt gebroken, is dat het werkelijk is vertraagt. Het is een algemene misvatting dat licht altijd met dezelfde snelheid reist. In feite hangt de snelheid van het licht af van het soort materiaal waar het doorheen reist. Het echt nuttige aan refractie is dat het kan buig het pad van licht.

Ik wil niet ingaan op de mysterieuze "dubbele aard van licht", maar onthoud dat licht kan worden gezien als een reeks golven. Lijn na lijn van deze golven vormen licht, vergelijkbaar met golven die een strand raken.

Stel je voor dat we een aquarium met water en een fakkel hebben. Laten we ons voor de eenvoud ook voorstellen dat we de straal duidelijk in de lucht en het water kunnen zien. Als je de fakkel schuin naar het wateroppervlak schijnt, vanaf de zijkant van de tank, kun je zien dat de straal is gebogen, zie Afb 1.2.1. De vele golffronten van het licht staan ​​loodrecht op de rijrichting. Wanneer de golffronten het water ontmoeten, raakt een deel van de voorkant het eerder dan de rest. Het deel dat het water is ingegaan en vertraagt, terwijl de rest van de golf nog steeds met dezelfde snelheid reist. Het effect hiervan is om de balk te buigen. Zie afb 1.2.2.

Oké, dat is genoeg natuurkunde voor nu. Laten we praten over optica.

Lenzen

Deze afbuiging van licht kan erg handig zijn! Laten we zeggen dat we al het licht van een brede bundel op een smal punt wilden concentreren. Als we elke lichtstraal kunnen richten door hem een ​​beetje te buigen - een beetje naar rechts voor het licht aan de linkerkant van de straal, een beetje naar links voor het licht aan de rechterkant van de straal - dan zouden we in staat moeten zijn om focus het licht. Dit is precies wat een lens doet.

Er zijn twee hoofdfactoren die bepalen hoeveel een lens het licht buigt. De brekingsindex van het materiaal, dat is hoeveel het de straal vertraagt, en de invalshoek. De invalshoek (of invalshoek) is hoe ver van loodrecht de lichtstraal is wanneer deze door het oppervlak gaat. Hoe groter de hoek, hoe meer de buiging. Dit is de reden waarom groothoeklenzen, die het licht ver moeten buigen, zo'n uitpuilend uiterlijk hebben.

Afb 1.2.3 Hoeveel de lichtstraal wordt gebogen, hangt af van de hoek waaronder deze de lens raakt (alle andere dingen zijn gelijk). Licht dat door het midden van de lens valt, wordt niet beïnvloed, terwijl dat aan de rand het meest wordt gebogen. Dit is de reden waarom lenzen gebogen zijn.

Afb 1.2.4 Lenzen met verschillende vormen focussen het licht op verschillende afstanden. Dit is de brandpuntsafstand van die lens.

Een eenvoudig experiment

Klik voor grotere versie

Afb 1.2.5 Een alledaags vergrootglas kan een afbeelding creëren. Plaats in een verduisterde kamer een kaars, een vergrootglas en een vel papier als scherm. Met het vergrootglas in het vierkant met de ring en het scherm, schuift u het glas en het scherm naar voren en naar achteren totdat u een afbeelding van de kaars scherpstelt. Net als bij de gaatjescamera, staat het beeld dat door de lens wordt geprojecteerd ondersteboven. Merk op dat de schaduw van het glas donker is behalve de kaars, ook al is het vergrootglas doorzichtig. Dit komt doordat al het licht dat door het glas viel, op het beeld is gericht.

Afb 1.2.6 Klik voor grotere versie

Afb 1.2.7 Klik voor grotere versie

Niet alle lenzen zijn gelijk
Het is niet altijd zo dat de brandpuntsafstand gelijk is aan de lenslengte, aangezien de complexe optica in moderne lenzen een 'virtuele' brandpuntsafstand kan geven terwijl de werkelijke lensgrootte klein blijft. Als vuistregel ligt de brandpuntsafstand meestal vrij dicht bij de werkelijke lengte van het lichtpad door de lens.

Focussen

Tot nu toe hebben we ons een perfecte lichtstraal voorgesteld die op een brekend oppervlak valt. In deze straal is al het licht parallel. Parallel licht dat door een lens gaat, zal altijd op hetzelfde punt samenkomen. De afstand van het oppervlak van de lens tot het focuspunt wordt de brandpuntsafstand en wordt gemeten in millimeters. De meeste lenzen worden beschreven aan de hand van hun brandpuntsafstand. Zoomlenzen hebben een reeks brandpuntsafstanden, een prestatie die wordt bereikt door een complexe reeks lenzen te gebruiken die ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen. Het mm-nummer vertaalt zich in een echte afstand, van de voorkant van je lens tot de chip van je camera. Op die manier kun je zien dat een 400 mm telelens veel langer zal zijn dan een 24 mm groothoek, zonder zelfs maar naar de lens te kijken.

Als een object zich dicht bij een lens bevindt, zelfs een paar honderd meter verderop, is het gereflecteerde licht dat de lens binnenkomt niet perfect parallel. Hoe dichter het object bij de lens staat, hoe minder parallel, en hoe meer de lens moet worden bewogen om scherp te blijven. Deze verandering is veel duidelijker wanneer objecten zich heel dicht bij de camera bevinden, en is een van de redenen waarom de scherptediepte in macrofoto's zo klein is - een punt waar we in een volgende les op terug zullen komen.

Afb 1.2.6 Hoe dichter een object bij een lens is, hoe meer het focuspunt beweegt, en dus hoe meer de lens moet worden bewogen om dit te compenseren.

Om het beeld van een dichtbijstaand object scherp te houden, moet de lens ten opzichte van het scherm (of camerasensor) worden bewogen. Dit proces heet focussen. Wanneer u op een bepaalde afstand op een object scherpstelt, worden objecten die dichterbij of verder weg zijn niet scherpgesteld. De situatie kan enigszins worden verholpen door de grootte van de lens te verkleinen, net zoals we deden met de gaatjescamera, om de verscheidenheid aan lichthoeken die de lens binnenkomen te beperken. Maar we worden hierdoor opnieuw geconfronteerd met het verlies aan helderheid.

We hebben laten doorschemeren naar de belangrijkste redenen om een ​​lens te gebruiken: om een ​​afbeelding helderder te maken en om deze groter (of kleiner!) Te maken. Volgende week zullen we nemen wat we hebben geleerd over lenzen en kijken hoe we dat kunnen gebruiken om de concepten van brandpuntsafstand en f-ratio's te begrijpen, en hoe ze zich vertalen in vergroting en beeldhelderheid.

Huiswerk

Ik was teleurgesteld over het feit dat weinigen van jullie huiswerk hebben ingeleverd voor de les van de afgelopen week. In feite deed niemand dat! Peter Emmett verdient echter wat extra eer voor zijn DSLR bodycap pinhole camera foto die toevallig het weekend voor de eerste les is genomen. De les van deze week is een uitdaging voor het maken van huiswerk, dus ik wil je aanmoedigen om te experimenteren en na te denken over hoe je kunt toepassen wat je hier hebt geleerd. Hier zijn enkele suggesties:

• Projecteer een afbeelding met een vergrootglas of een lens uit je camera-uitrusting en maak er een foto van. Als je er echt creatief mee wilt worden, laat je dan inspireren door dit spectaculaire voorbeeld dat onlangs op Strobist te zien was.
• Zoek en fotografeer voorbeelden van lichtbrekend licht in alledaagse voorwerpen. Hoe duidelijker het voorbeeld, hoe beter. Bijvoorbeeld het klassieke potlood in een glas water, of speel misschien met enkele grote kristallen uit een sieradendoosje.
• Schiet enkele natuurlijke lenzen. Waterdruppels kunnen creatief worden gebruikt als kleine vergrootglaasjes om een ​​omgekeerd beeld van de scène erachter te laten zien. Dit zou een goede oefening zijn voor liefhebbers van macrofotografie.

Middelen

• Lenzen (optica) op Wikipedia
• Refractie - Ch4 van Optiek door Benjamin Crowell.
• Refractiegroep op Flickr

Volgende week

Fotografie 101 - Lenzen, licht en vergroting.

Naast het plaatsen van zijn Project 365-foto's op zijn blog, heeft Neil ook een maandelijks fotografieproject. Het onderwerp van deze maand is Iron Chef Photography - The Fork.