第二章 光如何成像（二）

   焦距和影像尺寸

簡單鏡頭的焦距是讓無限遠處的物體清晰對、焦形成影像的距離。實際上，通常焦距考慮了玻璃的類型（其折射率）及其形狀。鏡頭的彎曲能力由其焦距長度來表示，或定義屈光率（Diaphor)等於鏡頭焦距長度的倒數，也就是說，具有長焦距的透鏡具有相對弱的彎曲能力（較小屈光率），需要較長的距離才能將光線彎曲到焦點。鏡頭焦距越短，屈光率越大，鏡頭聚光的力量越強。影像細節的尺寸也比使用更長焦距鏡頭成像的相同物體小。所以彎曲光的能力就越大。相反的，鏡頭焦距越長，屈光率越小，所以彎曲光的能力就越小，影像細節的尺寸越大。

    隨著被攝物體的靠近，獲得清晰對焦所需的鏡頭到影像的距離會變遠。被攝物體越近，鏡頭與像平面之間的距離就越大。這就是為什麼在設置近距離時會看到相機鏡頭向前移動的原因。而對於真正近距離的拍攝，您可能必須使用微距鏡頭或在鏡頭和相機機身之間加裝一個延長管。這對於簡單的單個被攝主體來說不是問題，但是對於那些同時具有遠距和近距細節的場景又要如何聚焦呢？幸運的是，相機鏡頭可以通過光圈控制實現這一點，我們將在下一章中看到。

使用放大鏡和描圖紙親自檢查這些聚焦效果。在暗房中使用單個明亮的物體，例如書桌或檯燈。請注意，當您靠近或遠離主體時，鏡頭和紙張之間的對焦距離會如何變化。了解（至少大致了解）獲得清晰影像的位置和大小，特別是在拍攝特寫鏡頭或烈印不尋常的尺寸放大影像時，總是有幫助的。

影像大小 vs.物距和像距

我們定義：F =焦距、M =放大倍率、I =影像大小、O = 物體大小、V =像距（鏡頭到影像的距離）、U = 物距（鏡頭到物的距離），則放大率為Ｍ（其實攝影大都形成縮小影像Ｍ<1）：

M = I/O= V/U＝(V/F) – 1，I = O×M ，O = I / M。

物距與像距的公式：1/F=1/U+1/V，V = Ｕ×M ＝F(M +1)，U =V/M= F(M +1)/M。 

不使用通過透鏡測光

近攝曝光亮增加，當您使用不直接通過相機鏡頭測量光時，這一點很重要。近距離拍攝時，必須給予額外的曝光量（通過光圈或時間）。當被攝對象的距離比鏡頭焦距約4.5倍近時，或者當影像尺寸大於被攝對象的尺寸的六分之一時，這種增加變得很明顯。在這種情況下，假設您將使用單獨的手持測光儀測量曝光量，則測光儀讀出的曝光必須乘以： 。例如，您可能使用具有80毫米鏡頭的相機來拍攝100毫米高的物品，得到向高為50毫米。手持儀表在f/16時讀取1/2s。根據上述公式，放大倍數為0.5，因此曝光需要乘以2.25倍。因此，最接近的可用設置可能是f/16時為1 s。

摘要

• 光沿直線傳播，就像在波動。波長測量以納米（nm）為單位。可見光形式電磁輻射範圍更廣的一小部分。它以“光子”的形式傳輸能量。
• 您的眼睛將400 nm至700 nm之間的波長識別為紫，藍，綠，黃，紅–可見光譜。如果一起出現，則所有顏色都被視為“白色”光。
• 由相對緊湊的直接光源照射的物體會投射出粗糙的硬邊陰影。大面積光源發出的光（包括散射的硬光）使陰影的邊緣柔和得多。
• 不透明的材料吸收了一些撞擊它的光，然後反射其餘的光。
• 光滑，有光澤的表面會產生鏡面反射-直接光在很大程度上以一種方式反射。傾斜照明會以與接收到的光相匹配的角度從此類表面反射回來。啞光錶面在各個方向上更均勻地散射反射光。
• 透明材料直接透射光；半透明的材料將其擴散。從一種透明材料傾斜入射到另一種不同密度的光，在更密集的介質中會更垂直地折射（彎曲）。
• 有色物質吸收並反射或根據波長選擇性地透射光。外觀隨照亮它們的光源顏色而變化。 
• 每當距離光的距離加倍時，表面從直接的緊湊型光源接收到的照明量將四分之一。
• 因為光是沿直線傳播的，所以不透明材料中的針孔會形成被照物體的粗略的顛倒影像。 
• 會聚的透鏡通過彎曲來自被攝對象的一束髮散光束來提供比針孔更明亮，更清晰的影像使它收斂到焦點。
• 清晰對焦的位置取決於鏡頭的屈光力和被攝體距離。亮度取決於鏡頭直徑。
• 鏡頭光焦度通過焦距顯示。在簡單光學中，這是鏡頭和無限遠處物體的清晰影像。焦距越長，產生的影像越大。
• 與遠處的被攝對象相比，近處的被攝對象離鏡頭更遠。鏡頭前兩個焦距的被攝體在鏡頭後兩個大小相同的焦距下成像。放大倍數是影像高度除以被攝體高度。

練習：

1、拍攝針孔彩色影像。將單反35毫米相機的鏡頭拆下，並在鏡頭的位置貼上廚房用的鋁箔紙，就是簡單的將鋁箔綁在連接環上，然後在鋁箔中心用針刺穿一個直徑約0.3毫米的小孔。鋁箔不要彎曲不平且這個小孔不要有參差不齊的邊緣。您可以透過相機取景器，設定手動曝光時間。如果影像太暗而無法獲取讀數，將相機的ISO設置提高或加長曝光時間。您可能需要嘗試如果曝光時間較長，則可用Ｂ快門曝更長(>30秒）的時間。

2、用閱讀用放大鏡練習在描圖紙上成像。在黑暗中的房間，並使用點燃的蠟燭或檯燈作為您的物體，將物體放置在放大鏡前，並將描圖紙立著黏貼放置在放大鏡的後面（與物體不同邊）。先將物體放置在遠離放大鏡的位置，移動描圖紙以便尋找成像的位置。找到清晰影像後紀錄下物體與放大鏡的距離（物距）和成像的大小。繼續移近物體（縮短物距），重複觀察與紀錄，最後綜合您的發現。