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光學小實驗—傻瓜相機的秘密

來源:奧數網 文章作者:沈寧華 2009-10-23 11:08:48

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  用普通相機照像時,要前后調整鏡頭和底片之間的距離。如果忘了調焦距、光圈,照出來的照片肯定是模糊不清的。而傻瓜相機在照像的時候,鏡頭不必前后移動,只要取好景,按下快門就行,像片總是很清楚。這是什么原因呢?

  其實,這里面沒有什么了不起的秘密,通過以下的觀察和實驗就可以揭示。

  我們都知道,照相機利用凸透鏡成像的原理。老花鏡是一個凸透鏡。在一間光線較暗的屋子里,用老花鏡對準射入窗內的一束陽光,鏡后面用一張白紙前后移動去尋找一個最亮的點,這就是透鏡的焦點。如果是100度的花鏡,焦點距花鏡的距離就是1米。記住焦點的位置,將白紙從焦點的位置向后移動,你能我到一個清晰的倒立的像。這就是照像的原理,白紙相當于照相機中的底片。

  把白紙固定,在窗外找兩個不同的目標,一個近一些,一個遠一些。你會發現,必須移動花鏡,在紙上才能形成清晰的物像,這就是在照不同距離物體的時候必需調整鏡頭位置的原因。

  在調整透鏡和白紙距離的時候,你會總結出規律:很遠的物體成的像靠近焦點,當物體由遠向近處移動的時候,它的像則從焦點向后移動。精確的實驗告訴我們:當景物位于透鏡2倍焦距以外,成像的位置一定限制在焦點和2倍焦距之間。所以照像時,景物一定要位于透鏡的2倍焦點之外,像的位置就限制在透鏡焦點后面一個焦距那么長的范圍內。

  如果你有條件換一個凸一點的,也就是焦距小的透鏡再做同樣的實驗。你會發現,此時在白紙上成像的時候,對于遠近不同的景物,透鏡來回移動的距離要小許多。透鏡的焦距越短,照像時調整起來就越容易。由此你能不能想出傻瓜相機不用調焦的原理呢?

  傻瓜相機的“核心機密”是鏡頭的焦距較小,也就是透鏡比較凸,焦點和2倍焦點之間的距離很小。這樣距鏡頭一定遠的物體無須調整,都可以在底片上成清晰的像。當然,這只是一個基本原理,傻瓜相機在鏡頭設計上還有許多獨到之處。用傻瓜相機一般是照不出高質量的像片的,尤其是對很近的和很遠的景物都無能為力,把傻瓜相機的作品進行放大的時候,這個缺點就會暴露得很明顯,所以攝影記者一般不使用傻瓜相機。

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