Аэфокосмические съемки

Параметры и свойства объективов фотоаппарата. Шкалы выдержек, диафрагменных чисел. Фотохимическая обработка аэфокосмической съемки. Анализ изображений, полученных при разной экспозиции. Светотехнические единицы: световой поток, освещенность, яркость.

Рубрика Астрономия и космонавтика
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 01.10.2017
Размер файла 3,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практикум по АКС часть 1 для студентов ГиДЗ курс 2

Введение

АКС-1 2 курс 3 семестр, 18нед, 8лк, 1лк/2лаб, зачет

1

Лекции

Лабораторные

2

лк1. Введ. Спектр э/магн. Излучения. Виды съемок. АФС как вид АКС.

Устройство съемочной системы в общем виде. Затвор. Объектив: элементы объектива- линзы, диафрагма; основные характеристики: фокусное расстояние, диафрагменное число, светосила, угол изображения. Виды объективов. Вариообъективы (зумы) и простые объективы (фиксы).

Про АКС.

Лаб.№1. Построение оптического изображения - задание домой.

3

Лаб. №2. Параметры и характеристики объективов. Фокусное расстояние. Шкалы фотоаппарата- выдержек, диафрагменных чисел. Диафр. числа отличаются в - освещенность в 2, вывести. Светосила. Сравнить светосилу двух объективов. Угол поля зрения. Вычислить угол поля зрения конкретного ф/ап.

КР-выписать с ф/ап все характеристики.

4

лк2. Схема получения аналогового фотографического изображения. Строение светочувствительных материалов. Спектральные свойства фотоматериалов. Фото-химическая обработка. Экспозиция. Треугольник экспозиции: диафрагма, выдержка, светочувствительность (ISO).

Лаб. №3. Изучение аналогового негативно-позитивного процесса. Экспозиция. Треугольник экспозиции: диафрагма, выдержка, светочувствительность (ISO) .

Зарядка. Съемка

5

Изучение ф/х процессов. Описание кусков сделать!

6

Лк3 цифровой ФК - типы матриц по применяемой технологии:

ь ПЗС-матрица,

ь КМОП-матрица,

ь Live-MOS-матрица;

ь матрицы с пикселами различного размера

Теория цвета. Видимый диапазон электромагнитного спектра. Характеристики цвета, классификация цветов в зависимости от их параметров. Цветовые модели:

аддитивная цветовая модель RGB, достоинства и недостатки, достоинства и недостатки. Понятие цветовой температуры. Баланс белого цвета.

? трёхматричные системы, достоинства и недостатки трёх матриц по сравнению с одноматричными системами,

? матрицы с мозаичными фильтрами,

? матрицы с полноцветными пикселами:

? многослойные матрицы

? полноцветная RGB-матрица

Фотохимическая обработка. Анализ полученных при разной экспозиции изображений.

7

печать

8

Лк4. ЦФК - получение цифрового изображения. Форматы цифровых изображений (JPEG, TIFF, RAW, DNG).

Характеристики матриц и цифровых изображений:

- физический размер матрицы разрядность,

? разрешающая способность,

? динамический диапазон

? чувствительность

? визуальный шум отношение сигнал/шум

Лаб. №4. Светотехнические единицы: световой поток, освещенность, сила света, яркость. Измерить люксметром освещенность. Рассчитать яркость. Контраст. Рассчитать контраст? Оптическая плотность. Экспозиция

9

Лаб. №5. Задачи про ЦФК - вычислить число оттенков, если разрядность, черно-белое изображение - какая разрядность представления

10

ь Лк5. Градационные свойства светочувствительных приемников D0,SD г,Lф. Интегральная сенситометрия - назначение, приборы, порядок.

Лаб. №6. Градационные характеристики: число светочувствительности, коэффициент контрастности, фотографическая широта. Впечатать. Проявить.

11

Измерить Построить ХК . Определить всё

12

Лк6. Структурные свойства ф/м: ореолы, зернистость, резкость фотоматериала. Разрешающая способность. От чего зависит R. Для чего оно нужно

Лаб. №7. Определение динамического диапазона ЦФК

13

Лаб. №8. Структурные характеристики. Определение разрешающей способности фотопленки.

14

лк7. оптические характеристики ландшафта и атмосферы

Исследование под микроскопом

15

Лаб. №9. Разрешающая способность изображения, полученного ЦФК.

16

Лк 8. Экспонометрический расчет. Светофильтры

Лаб. №10. Влияние контраста объекта и светочувствительности ЦФК на разрешающую способность изображения.

17

Защита

18

1. Севастьянова Марина Николаевна, доцент кафедры аэрокосмических съемок, 428 ауд, с вопросами туда. Александрова Надежда Михайловна 101ауд.

2. курс рассчитан на два семестра, в конце этого семестра - зачет в зачетку, весной - экзамен за два семестра

3. курс лабораторный, лабораторные работы выполняются коллективами по 3-4 человека. Работы должны быть оформлены в индивидуальной тетради и защищены.

4. Защита работ - индивидуально с тетрадью, в которой оформлена лаб. работа

5. Оформление работы - выполнение заданий по практикуму АКСчасть1 в письменной форме.

6. Защита лаб.работ происходит в текущем порядке. Кто-то выполняет, кто-то с оформленной работой защищает

7. тетрадь общая, в одной общей тетради писать лекции и с другой стороны - лаб работы. При оформлении работ никаких листов, только тетрадь!!

8. вопросы к зачету выдам обязательно в середине семестра,

9. Учебники: СавиныхВ.П.-СтеценкоА.Ф.-КучкоА.С.- Аэфокосмические съемки; Павлов И.М.- Якубов Н.Т - Аэрофотография, РедькоА.В.- КонстантиноваЕ.В. - Фотографические процессы регистрации информации.

Лаб. работа 1. Построение оптического изображения

аэфокосмический съемка экспозиция яркость

ЗАДАНИЕ: Геометрическими построениями определить положение изображения, полученного с помощью линзы. Описать свойства полученного изображения: увеличенное или уменьшенное, прямое или перевернутое, действительное или мнимое.

1. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d > 2F.

2. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d = 2F.

3. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: F < d < 2F.

4. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d = F.

5. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d < F.

6. Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед рассеивающей линзой.

Наука о законах распространения света -- оптика -- в зависимости от круга рассматриваемых явлений делится на физическую, имеющую дело с волновой природой света, и геометрическую, рассматривающую свет как поток частиц, распространяющихся по прямой линии.

· Физическая оптика может объяснять: интерференцию, поляризацию, дифракцию, дисперсию.

· Геометрическая оптика рассматривает явления, основанные на простейших представлениях о световых лучах, в ней приняты понятия луч и светящаяся точка, объясняется образование оптических изображений, возможно вычислить аберрации оптических систем и разработать методы их исправления.

В теории оптических приборов и вопросов распространения света значение имеют волновые представления, а в вопросах поглощения и фотохимического воздействия света приходится считаться преимущественно с квантовым характером света.

Геометрическая оптика.

Принципиальной основой для сближения геометрии с учением о свете явилась прямолинейность распространения света (что доказывает, например, явление тени или козырек от солнца, который бы не помог, если бы лучи огибали препятствие).

Светящейся точкой называется источник света, размером которого из-за малости можно пренебречь. Лучом называется направление, в котором распространяется свет. Это допустимо в случае, когда длина световой волны намного меньше размеров неоднородностей. Законы геометрической оптики позволяют создать упрощённую и в большинстве случаев достаточно точную теорию оптических систем.

Геометрическая оптика основана на трех опытно установленных положениях:

- в однородной среде свет распространяется прямолинейно;

- на границе двух сред, если граница представляет собой идеально гладкую поверхность, луч может претерпеть отражение, преломление и поглощение;

- световые волны распространяются независимо.

В общем случае световой поток, падающий на образец, делят на три компоненты :

Ф0 = Ф (отражение)+Ф (поглощение) +Фф (пропускание) = Ф0+ Ф0 + фФ0 (1)

где = , =, ф=,

соответственно, коэффициенты отражения, поглощения и пропускания.

При направленном пропускании, когда рассеянием можно пренебречь, называется прозрачностью среды ф. Очевидно, что

0+ 0 + ф0=1.

Все коэффициенты зависят от длины волны.

Закон отражения света.

Луч света в однородной среде прямолинеен до тех пор, пока он не дойдет до границы двух сред. На границе двух сред луч меняет свое направление. Часть света (а в ряде случаев и весь свет) возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света. Одновременно свет частично проходит во вторую среду, меняя при этом направление своего распространения - преломляется. Показатель преломления: это константа, не связанная с углом падения светового луча, указывающая на показатель преломления преломляющей среды по сравнению со средой, из которой исходит луч

n=sin i/sin r.

Зеркальное и диффузное отражение.

В зависимости от свойств границы раздела между двумя средами отражение может иметь различный характер. Если граница имеет вид поверхности, размеры неровностей которой меньше длины световой волны, то она называется зеркальной. Лучи света, падающие на такую поверхность узким параллельным пучком, идут после отражения также по близким направлениям. Такое направленное отражение называют зеркальным.

Если же размеры неровностей больше длины волны света, то после отражения лучи света идут по всевозможным направлениям. Такое отражение называют рассеянным или диффузным.

Рассеяние света - изменение характеристик потока излучения (изменение направления распространения света, поляризация света), при его взаимодействии с веществом. Часто Р. с. воспринимается как несобственное свечение среды. Именно благодаря диффузному отражению (рассеянию) света мы можем видеть предметы, которые сами не излучают свет. В малой степени рассеяние света имеет место при его отражении даже от самой гладкой поверхности, например, от обычного зеркала. Тела, не вызывающие диффузного рассеяния невидимы, как невидим чистый без пыли воздух, чистые зеркала.

Физическая оптика

изучает явления, связанные с волновой природой света.

Дисперсия - зависимость показателя преломления n вещества от длины волны л света. Следствие Дисперсии - разложение в спектр пучка белого света при прохождении сквозь призму.

Для веществ, прозрачных в данной области спектра, n увеличивается с уменьшением л, чему и соответствует распределение цветов в спектре. Изучение этого спектра привело И. Ньютона (1672) к открытию Дисперсии света.

Дифракция Д.света - явления, наблюдающиеся при распространении света мимо резких краёв непрозрачных или прозрачных тел, сквозь узкие отверстия. При этом происходит нарушение прямолинейности распространения света, т. е. отклонение от законов геометрической оптики. Вследствие Д. с. при освещении непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где, согласно законам геометрической оптики, должен был бы происходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд светлых и тёмных дифракционных полос. Поскольку дифракция свойственна всякому волновому движению, открытие Д. явились одним из основных доказательств волновой природы света.

Интерференция света - совместное действие двух или нескольких пучков света, при котором пучки могут усиливать или ослаблять друг друга в зависимости от соотношения между фазами взаимодействующих световых волн.

Поляризация света - выделение колебаний световых волн, идущих в одной плоскости, из колебаний, происходящих во всех плоскостях, путем отражения, преломления или пропускания света через кристаллические тела. Световые волны поперечны, т.е. перпендикулярны линии распространения и обычно расположены во всех плоскостях. При отражении света от различных неметаллических поверхностей характер движения световых волн меняется - часть отраженного света меняет ориентацию и из естественного света выделяются волны с одним направлением колебаний, т.е. ориентированные в какой-либо одной плоскости.

Линза и система линз

Основой любого объектива является оптическая линза -- кусок стекла или другого прозрачного материала со сферическими поверхностями либо сферической и плоской поверхностями. Объектив, как правило, состоит из системы линз (и или зеркал), подобранных специально для уменьшения искажений.

Линзы по характеру действия делятся на собирательные (положительные) и рассеивающие (отрицательные). У положительных осевая толщина больше, чем толщина края, у отрицательных - наоборот.

Собирательные линзы

Выпуклая

Двояковыпуклая

Выпуклый мениск

Рассеивающие линзы

Вогнутая

Двояковогнутая

Вогнутый мениск

Каждая точка освещаемого предмета отбрасывает лучи во все стороны. Часть этих лучей в виде расходящихся конусообразных пучков попадает на переднюю поверхность линзы. Каждый такой пучок оказывается внутри фотоаппарата пучком сходящимся. В точке схождения лучей оказывается изображение той точки, из которой эти лучи исходят. Изображение всех отдельных точек предмета и составляет изображение предмета в целом.

Преломляющая способность линзы зависит от кривизны поверхностей линзы и от преломляющей способности материала, из которой сделана линза. Место изображения и его размер зависят также и от удаленности предмета.

Свойства линз определяются некоторыми точками, линиями и плоскостями.

· Радиусами линзы называются радиусы кривизны ограничивающих линзу сферических поверхностей r1 и r2.

· Главной оптической осью линзы называется прямая О1О2, проходящая через центры кривизны линзы. Главная оптическая ось линзы является ее осью симметрии. В фотографических объективах, состоящих из нескольких линз, крайне важно, чтобы оптическая ось каждой линзы идеально совпадала с оптическими осями всех других линз. Для поддержания надлежащей оптической соосности необходима точная конструкция тубуса объектива .

· Вершинами линзы называются точки пересечения поверхностей линзы А и В c её главной оптической осью.

· Параллельный пучок лучей - группа световых лучей, падающих параллельно оптической оси из бесконечно удаленной точки.

· Главные плоскости линзы - плоскости, перпендикулярные к главной оптической оси, проходящие через точки К и К, образованные пересечением параллельных лучей, падающих на линзу и продолжением преломленных линзой лучей. Рассмотрим рисунок:

О1О2 -- главная оптическая ось линзы

Луч А, идущий параллельно главной оптической оси, падает на линзу в точке В, преломляется на первой поверхности линзы, идёт внутри линзы от точки В к точке С, преломляется на второй поверхности линзы и пересекает главную оптическую ось в точке F. Таким образом, луч а преломляется в линзе дважды. Реальные оптические системы содержат большее количество линз, и, соответственно, поверхностей преломления -- ещё больше. Чтобы упростить моделирование преломления, найдём точку h, которая является пересечением входящего и выходящего из линзы луча. Плоскость H перпендикулярная главной оптической оси и проходящая через точку hназ. главной плоскостью линзы

· Главная точка линзы - пересечение главной плоскости линзы с главной оптической осью.

· Главный фокус линзы - точка на оптической оси, в которой соберется после преломления в линзе направленный на линзу пучок лучей, идущий параллельно главной оптической оси.

· Фокальная плоскость - проходит перпендикулярно главной оптической оси соответственно через главный передний и задний фокусы. Или это изображение плоскости, бесконечно удаленной от линзы

· Фокусное расстояние - расстояние от главной точки линзы до главного фокуса вдоль оптической оси. Переднее и заднее фокусное расстояние.

R1 и R2 - передняя и задняя поверхности объектива; S1 и S2 - передняя и задняя главные (узловые) точки; F1 и F2 - передний и задний главные фокусы; H1 и H2 - главные плоскости объектива (они проходят через точки S1 и S2 перпендикулярно главной оптической оси).

Фокусное расстояние линзы зависит от коэффициента преломления материала, из которого изготовлена линза и радиусов ее кривизны

(Эту формулу также называют формулой тонкой линзы.) Величина фокусного расстояния положительна для собирающих линз, и отрицательна для рассеивающих. Величина называется оптической силой линзы. Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях, единицами измерения которых м?1.

Фокусное расстояние определяет масштаб изображения. Для случая, когда расстояние до объекта L много больше фокусного расстояния f: 1/ m = f/L.

Расстояние от соответствующих главных плоскостей линзы до сопряженных плоскостей (предмета и изображения) и фокусное расстояние данной линзы связаны соотношением (т.наз формулой линзы): 1/а + 1/b = 1/f

а - расстояние от передней главной плоскости до плоскости предмета

b - расстояние от задней главной плоскости до плоскости изображения

f - фокусное расстояние объектива (линзы).

Построение оптического изображения

Свет, исходящий из какой-либо точки предмета (источника), после преломления в линзе снова собирается в одну точку (изображение), независимо от того, через какую часть линзы прошли лучи. Если по выходе из линзы лучи сходятся, они образуют действительное изображение точки. В случае же, когда прошедшие через линзу лучи являются расходящимися, пересекаются в одной точке не сами лучи, а их продолжения. Изображение тогда мнимое. Изображением протяженного объекта называется множество изображений его точек. Например, благодаря линзе на экране получается увеличенное перевернутое изображение статуэтки. Именно благодаря этой способности линзы широко используются на практике.

Предмет, изображение которого мы получаем, может находиться на различных расстояниях от линзы (d). В зависимости от этого изображение предмета может получиться различным. Например, если расстояние от предмета до собирающей линзы больше ее фокусного расстояния, но меньше двойного фокусного расстояния (F < d < 2F), то линза даст увеличенное, перевернутое и действительное изображение предмета (см. вторую строку таблицы). Изображение, созданное линзой, характеризуют по размерам, прямое или обратное, действительное или воображаемое, и показывают расположение относительно линзы.

Изображение, даваемое собирающей линзой:

d < F

увеличенное

прямое

мнимое

F < d < 2F

увеличенное

перевернутое

действительное

d < 2F

уменьшенное

перевернутое

действительное

Если изображение действительное, его можно увидеть на экране. При этом изображение можно видеть из любого места в комнате, из которого только виден сам экран. Если же изображение мнимое, то на экране его получить нельзя, а можно лишь увидеть глазом. Рассеивающие линзы дают уменьшенное прямое мнимое изображение при любом расстоянии от предмета до линзы.

Для построения изображения достаточно выбрать два из трех стандартных лучей:

· луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус;

· луч, совпадающий с побочной осью, проходит без преломления через оптический центр линзы;

· луч, проходящий через главный оптический фокус, после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Построение изображения в собирающей линзе.

Расстояние предмета от линзы обозначают буквой d . Фокусное расстояние, как и сам фокус, обозначают буквою F.

Введем понятие двойного фокусного расстояния, которое обозначают 2F. Пусть предмет (стрелка АВ) находится за двойным фокусным расстоянием от собирающей линзы (рис. слева): d > 2 F. Чтобы построить изображение точки В, используем два «удобные» луча: первый луч проведем параллельно к главной оптической оси, после преломления он пройдёт через главный фокус; другой луч проходит через оптический центр линзы не преломляясь. На пересечении преломленных лучей находится точка В1 -- изображение точки В. Поскольку стрелка АВ перпендикулярна к главной оптической оси, то её изображение также перпендикулярно к главной оптической оси. Имеем изображение А1 В1 - уменьшенное, обратное, действительное и расположенное между фокусом и двойным фокусом.

Построение изображения в рассеивающей линзе.

Предмет АВ находится за фокусом рассеивающей линзы (рис. справа). Снова используем «удобные» лучи: первый луч идёт параллельно к г лавной оптической оси и преломляется линзой так, что его продолжение проходит через фокус (пунктир на рисунке); второй луч, не преломляясь, проходит через оптический центр линзы.

На пересечении второго луча и продолжении хода первого луча имеем изображение точки В - точку В1. Опускаем перпендикуляр на главную оптическую ось из точки В1 и получаем точку А1 - изображение точки А.

Следовательно, А1 В1 - уменьшенное, прямое, воображаемое изображение, расположенное между воображаемым фокусом и линзой.

Рассмотрим несколько случаев построения изображений в зависимости от места, где находится предмет.

Лаб. работа 2. Параметры и характеристики объективов

ЗАДАНИЕ: Выписать параметры и характеристики двух фотоаппаратов:

1. Марка объектива

2. Фокусное расстояние объектива

3. Тип затвора

4. Перечислить все выдержки

5. Размер кадра

6. Перечислить все диафрагменные числа

7. Указать, светосила какого фотоаппарата больше и во сколько раз.

8. Вычислить угол поля зрения

Фотоаппарат, как пленочный, так и цифровой условно состоит из:

· затвора,

· объектива,

· устройства фиксации изображения,

· устройства для временного хранения отснятых кадров.

Затвор - устройство, ограничивающее продолжительность действия света на светочувствительный слой и т.о. определяющее время выдержки. По принципу действия бывают шторные, щелевые, центральные. Ряд выдержек представляет собой последовательность, в которой соседние значения отличаются в 2 раза: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/15; 1/30; 1/60; 1/125; 1/250; 1/500; 1/1000 сек.

Объектив -- оптическое устройство, служащее для построения изображения в плоскости светочувствительного слоя. Объектив включает следующие элементы: линзы, оправу, диафрагму.

Основными параметрами объектива являются:

1. главное фокусное расстояние (и возможность его изменения);

2. диапазон относительных отверстий ;

3. светосила объектива;

4. угол поля зрения;

5. разрешающая способность; Гелиос-44

6. уровень оптических искажений (аберраций).

1. Главное фокусное расстояние объектива.

Главное фокусное расстояние объектива - это расстояние вдоль оптической оси от задней главной точки hґобъектива до задней фокальной плоскости,

Фокальная плоскость - это изображение плоскости, бесконечно удаленной от объектива. Пустим три параллельных луча под углом к главной оптической оси. Мы увидим, что пересечение прошедших через объектив лучей произойдет не в главном фокусе линзы, а в другой точке. Точки пересечения лучей, падающих на объектив параллельными пучками, и при различных углах, образуемых этими пучками с главной оптической осью, располагаются в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главную фокальную точку.

Фокальная точка - точка, в которой идеальный объектив соберет все световые лучи, в том случае, если они попадают на объектив параллельно оптической оси, т.е. из бесконечности.

Главная точка объектива - пересечение главной плоскости и оптической оси объектива.

Гламвные пломскости объектимва -- пара условных сопряженных плоскостей, расположенных перпендикулярно оптической оси, содержащих в себе точки пересечения лучей, как бы входящих в систему и выходящих из неё, как бы сводящих действие всех преломляющих поверхностей. Такое допущение позволяют заменять фактический ход световых лучей в реальных объективах условными линиями, что очень упрощает все геометрические построения.

Различают переднюю и заднюю главные плоскости. В задней главной плоскости объектива сосредоточено действие оптической системы при прохождении света в прямом направлении (от объекта съёмки к фотоматериалу). Положение главных плоскостей зависит от формы линзы и типа фотообъектива: они могут лежать внутри оптической системы, впереди и сзади.

Аэрофотоаппараты имеют постоянное фокусное расстояние. Оно, как правило, известно с большой степени точности, что необходимо для проведения последующих фотограмметрических работ.

Любительские фотоаппараты могут иметь как постоянное фокусное расстояние, так и переменное - так называемые вариообъективы. Вариобъектив - это объектив с переменным фокусным расстоянием, т.е. конструктивно предусмотрена возможность изменения фокусного расстояния. Представляет собой единую оптическую систему, в которой компоненты взаимно перемещаются относительно друг друга, за счет чего происходит изменение эквивалентного фокусного расстояния системы с сохранением резкости изображения.

2. Диапазон относительных отверстий

Любой объектив это не только линзы и (или) зеркала в оправе, но и расположенная, между ними диафрагма. Диафрагма - элемент оптической системы, ограничивающий проходящие через нее световые пучки

Полевая диафрагма - диафрагма, расположенная в плоскости изображения, и чётко ограничивающая размер линейного поля оптической системы в пространстве изображений, определяет размер кадра.

Апертурная диафрагма это диафрагма, которая ограничивает размер осевого пучка (изображение которой видно под наименьшим углом из осевой точки предмета), определяет телесный угол, в котором распространяется световой поток и, соответственно, световой поток, участвующий в образовании изображения каждой точки. Располагается обычно между линзами объектива. Диафрагма состоит из тонких серповидных металлических лепестков. При вращении специального кольца или рычажка, имеющегося на оправе объектива, лепестки уменьшают или увеличивают входное отверстие объектива.

Относительное отверстие

- отношение диаметра входного отверстия, ограниченного диафрагмой dвх, к фокусному расстоянию оптической системы f. Определяет яркость изображения или освещенность, создаваемую объективом на светочувствительном слое. В большинстве фотографических объективов относительное отверстие можно изменять путём изменения апертурной диафрагмы. Величина относительного отверстия объектива устанавливается с помощью диафрагмы.

Диафрагменное число n0 - величина, обратная относительному отверстию. Значения диафрагменных чисел гравируются на оправе и представляют собой геометрическую прогрессию со знаменателем v?2: 0.7; 1; 1.4; 2; 2,8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22; 32; 64 и т.д. При переходе к соседнему диафрагменному числу количество света, проходящего через объектив, изменяется в 2 раза.

Чтобы показать это, вычислим отношение двух любых соседних диафрагменных чисел 1/n1 :

1/n2 =v?2 = d1/f : d2/f = d1/d2

т.е. диаметры входных отверстий, ограниченных двумя соседними положениями диафрагмы отличаются в v?2. С другой стороны площадь входного отверстия, ограниченного диафрагмой,

,

где d- диаметр входного отверстия объектива, ограниченный диафрагмой. За двумя соседними положениями диафрагмы площади входных отверстий отличаются S1/S2 =( d1/d2)2 = (v?2)2 . А так как освещенность изображения определяется площадью входного отверстия, то соответственно при переходе к соседнему д.ч. освещенность изображения изменится в два раза.

3. Светосила

Светосила объектива - отношение освещенности изображения, создаваемого данной системой, к яркости изображаемого предмета. Чтобы сравнить светосилу двух объективов нужно сравнить освещенности изображений, создаваемых ими. Освещенность изображения

Еиз = с = с()2,

где с - коэффициент пропорциональности . Ни диаметр входного отверстия, ни фокусное расстояние отдельно не могут служить мерой освещенности или светосилы объектива. Это соотношение не учитывает количество линз, материал (коэффициенты отражения, рассеяния) из которого изготовлены линзы. Таким образом, различают так называемую физическую светосилу

Iэф =Eиз / Bоб

(освещенность изображения/яркость объекта), и геометрическую светосилу

Iгеом = d02 / f2 = ()2.

При этом объективы с одинаковыми d0 и f, имеют разные пропускающие свойства, поэтому

Iэф =Eиз / Bоб < d02 / f2 = Iгеом

и отличаются они в коэффициент прозрачности ф :

Iгеомф· ф= Iэф.

Чтобы сравнить геометрическую светосилу двух объективов, нужно найти отношение квадратов их НАИМЕНЬШИХ относительных отверстий. При помощи более светосильного объектива можно получить изображение в худших условиях освещения.

4. Угол поля зрения

Полем зрения (углом поля зрения) называется та часть пространства предметов, которая видна или изображается с помощью данной оптической системы. Поле зрения оптических систем принято характеризовать в угловой мере. Так, рассматривая какой либо предмет, о его размере судим по тому углу, под которым он виден. Угол зрения объектива понимается как телесный угол (конический) угол, образованный линиями, соединяющими переднюю главную точку объектива с краями изображаемого пространства. Выражают угол зрения величиной плоского угла, вращение которого образует данный конический угол.

Изображение, даваемое объективом, не обладает одинаковым качеством по всему полю, наибольшая резкость и освещенность изображения наблюдаются в центре поля. По мере удаления от центра резкость и освещенность заметно снижаются, а у границ поля изображение весьма расплывчатое и тусклое. Так на изображении, полученном при помощи простой линзы, границы поля зрения невозможно даже установить из-за значительной потери резкости и освещенности к краям поля.

Центральная часть поля зрения объектива, в пределах которой изображение обладает степенью резкости, достаточной для фотографических целей и которая фактически используется в фотосистеме для получения изображения на светочувствительном материале, называют полем изображения объектива. Размер поля изображения определяет размер кадра. Диагональ кадра равна диаметру поля изображения.

Угол, образованный лучами, соединяющими крайние точки поля изображения с задней главной точкой объектива, называется углом изображения объектива в:

где d - диагональ кадра, f - фокусное расстояние.

Поле зрения ограничивается полевой диафрагмой , которая обычно имеет форму круга в наблюдательных приборах (бинокли) и прямоугольную форму - в фотоаппаратах. Размер полевой диафрагмы определяется величиной резкого и достаточно освещенного изображения, заметно неухудшенного аберрациями, пригодного для практических целей.

Угол поля зрения

Угол поля зрения и круг изображения кадра 24*36 мм

Классификация объективов по углу изображения

В зависимости от соотношения диагонали кадра и фокусного расстояния объектива различают следующие основные типы объективов:

§ нормальноугольный -- объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра;

§ узкоугольный -- объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра, имеет небольшой угол изображения и предназначен для съёмки удаленных предметов;

§ широкоугольный -- объектив, у которого фокусное расстояние заметно меньше диагонали кадра; предназначен для съёмки в ограниченном пространстве;

§ сверхширокоугольный объектив («рыбий глаз») -- объектив, у которого угол изображения больше 140° или даже 180°. Имеет очень большие геометрические искажения и используется, в основном, для художественной съёмки.

§ объектив с переменным фокусным расстоянием, так называемый трансфокатор (иногда их также называют зумм-объектив, или просто зум).

5. Разрешающая спообность (сила) объектива.

Разрешающей способностью называется способность оптической системы изображать раздельно две линии или точки, характеризуется максимальным числом прозрачных и непрозрачных штрихов, равных по ширине, различаемых на 1 мм длины изображения. Определяется по специальным штриховым тестам:

· визуально - рассматриванием в микроскоп оптического изображения штриховой миры, построенного объективом, на оптической скамье, не фотографируя его на пленку, полученное значение принято называть разрешающей силой объектива.

· фотографически - фотосъемкой теста. При анализе полученного изображения применяют термин "фотографическая разрешающая способность".

Величину разрешающей силы определяют ряд факторов:

1) дифракция света на круглых отверстиях оправ, в которые вмонтированы линзы и другие компоненты объектива;

2) остаточные аберрационные погрешности оптической системы объектива;

3) светорассеяние в объективе;

4) контраст миры.

Разрешающая сила объективов неоднородна по полю изображения, центральные лучи, идущие вблизи главной оптической оси перпендикулярно плоскости пленки, обеспечивают наибольшее разрешение. Изображение на краях снимка строится наклонными лучами и имеет меньшее разрешение из-за наличия у объектива аберраций, которые на краях всегда больше, чем в центре.

Разрешающая сила максимальна при определенном значении относительного отверстия (диафрагмы).

Лаб. работа 3. Изучение аналогового негативно-позитивного процесса

ЗАДАНИЕ:1. Написать порядок получения негативного фотографического изображения и назначение отдельных операций.

2. Провести лабораторную работу и описать изменения в составе светочувствительного слоя, получив образцы:

2.1. засвеченный без фото-химической обработки;

2.2. засвеченный, проявленный 30 сек, промыт 1 мин;

2.3. засвеченный, проявленный 3 мин, промыт 1 мин;

2.4. засвеченный, отфиксированный 30 сек, промыт 1 мин;

2.5. засвеченный, отфиксированный 3 мин, промыт 1 мин;

2.6. засвеченный, проявленный 30 сек, промыт 1 мин отфиксированный 3 мин, промыт 1 мин;

2.7. засвеченный, проявленный 3 мин, промыт 1 мин отфиксированный 3 мин, промыт 1 мин;

2.8. засвеченный, отфиксированный 3 мин, промыт 1 мин, проявленный 3 мин, промыт 1 мин;

2.9. незасвеченный, проявленный 3 мин, отфиксированный 3 мин;

2.10. незасвеченный, отфиксированный 3 мин.

3. Переэкспонированное изображение получено при следующих установках фотоаппарата: выдержка 1/125 с, диафрагменное число 5.6. При каких установках будет получено нормально экспонированное изображение?

4. Недоэкспонированное изображение получено при следующих установках фотоаппарата: выдержка 1/125 с, диафрагменное число 5.6. При каких установках будет получено нормально экспонированное изображение?

5. Нормально экспонированное изображение получено при следующих установках фотоаппарата: выдержка 1/125 с, диафрагменное число 5.6. Как изменить установки (выдержку и диафрагменное число), если необходимо произвести съемку движущегося объекта, но так, чтобы плотность изображения (почернение) осталось таким же?

1. Строение галоидосеребряных фотографических материалов.

Фотографический светочувствительный материал состоит из ряда очень тонких слоев, нанесенных на подложку (основу). Основа 5 является носителем светочувствительного 2-3(или эмульсионного) и других слоев. В качестве основы используются: тонкая прозрачная форматная или рулонная пленка, стекло, бумага, пластмассы, металл, ткани и др.

Светочувствительный слой 2-3 -- представляет собой распределенные в желатине во взвешенном состоянии так называемые светочувствительные вещества, в которых под действием света происходят необратимые химические изменения. Толщина эмульсионного слоя различна для негативных и позитивных пленок, фотобумаг. Она колеблется от 4--5 до 600 мкм. Некоторые сорта черно-белых фотоматериалов имеют два светочувствительных слоя: верхний 2-- крупнозернистый, высокочувствительный и нижний 3 -- мелкозернистый, малочувствительный.

Светочувствительными веществами, используемыми в фотографии, являются галогениды серебра AgHal: AgCl, AgI, AgBr. Все они имеют кубическую кристаллическую решетку ионного типа, каждый ион серебра окружен 6-ю ионами брома. Галогенид серебра в чистом виде имеет очень маленькую светочувствительность. Увеличение светочувствительности галогенида серебра обусловлено дефектами кристаллической решетки AgHal: трещинами, сдвигами, микровкраплениями металлического и сернистого серебра. Они называются центрами светочувствительности.

Желатина является вторым компонентом всех светочувствительных слоев. Она выполняет роль защитной и связующей среды для кристаллов AgHal, предотвращает выпадение их в осадок, способствует равномерному распределению кристаллов в толще эмульсионного слоя, обладает способностью образовывать тонкую, гибкую пленку, дубиться и набухать, проницаема для водных растворов, что благоприятствует проведению фотохимической обработки светочувствительных материалов в водных растворах.

Подслой 4 служат для прочного соединения эмульсионного слоя с подложкой. В качестве подслоя используется высокозадубленная желатина. Толщина подслоя обычно 2--3 мкм.

Противослой 6 представляет собой тонкую пленку желатины или лака. Наносится обычно на тыльную сторону пленки, служит для предотвращения скручивания пленки. Окрашенный противослой является противоореольным - предотвращает образование ореолов отражения. Этот же слой является противозарядным слоем, уменьшающим образование электрических зарядов, возникающих при трении пленки.

Защитный слой 1 наносится на некоторые типы фотоматериалов поверх эмульсионного слоя. Это тонкий желатиновый слой, толщиной около 2 мкм. Служит для защиты эмульсионного слоя от механических повреждений и придания зеркального блеска поверхности фотоматериала.

2. Образование скрытого изображения.

При экспонировании под действием света в микрокристаллах AgHal образуется скрытое изображение, состоящее из нескольких атомов металлического серебра Ago Скрытое изображение становится видимым в процессе проявления. Образование скрытого изображения протекает в два этапа.

Электронная стадия протекает за 1--14 - 1--15 с. При этом квант света, энергия которого равна hv, падая на поверхность кристаллической решетки галогенида серебра AgHal, поглощается ионом Br -, в результате один электрон e- срывается с внешней орбиты иона и становится свободным:

Br - + hv = Br + e - , где

h - постоянная Планка, v - частота электромагнитного колебания. Свободный электрон поступает к центру светочувствительности и создает на нем отрицательный заряд.

Ионная стадия фотохимического процесса: появившиеся свободные ионы серебра Ag+ мигрируют по кристаллической решетке и под действием электростатических сил притягиваются к отрицательно заряженному центру светочувствительности, после чего нейтрализуются и превращаются в атомы серебра:

Ag+ + e - = Ago

В результате центр светочувствительности постепенно увеличивается в размере, превращаясь после прекращения действия света в скрытое изображение, состоящее из нескольких атомов металлического серебра Ago. Металлическое серебро Ago имеет черный непрозрачный цвет. Скрытым его называют потому, что эти несколько атомов Ago не могут быть обнаружены без очень сильного электронного микроскопа, но их присутствие необходимо для получения видимого изображения при дальнейшей химической обработке.

Процесс экспонирования необходимо рассматривать статистически. Так, чем больше квантов света поступит на светочувствительный слой, тем больше вероятность образования скрытого изображения. Если зерна фотоэмульсии неодинаковы по размеру, то более крупные микрокристаллы будут содержать большее число поверхностных центров чувствительности и, следовательно, при равных количествах освещения засвечивание крупных зерен галоидного серебра оказывается более вероятным.

3. Процесс проявления.

После съемки экспонированный фотоматериал подвергают специальной химико-фотографической обработке для преобразования скрытого изображения в видимое.

Основной этап - проявление, осуществляется в растворах некоторых химических веществ, главное из которых проявляющее вещество оказывает восстановительное действие на микрокристаллы экспонированного галоидного серебра.

При проявлении ион серебра восстанавливается до атома серебра, а проявляющее вещество окисляется, таким образом, происходит окислительно-восстановительная химическая реакция. Восстановительный процесс начинается со скрытого изображения, которое, обладая электрической проводимостью, передаёт полученные от ионов проявляющего вещества электроны ионам серебра в микрокристалле:

Ag + + Red - = Ag + Ox, где

Ag+ - атомы серебра, образующиеся в результате реакции. Вещество имеет вид крупных, рыхлых, сцепленных друг с другом клубков нитей. В отраженном и проходящем свете такое серебро имеет нейтрально-серый цвет, оно-то и образует видимое фотографическое почернение,

Ох - окисленная форма проявляющего вещества.

По мере проявления экспонированного зерна размеры серебряной частицы увеличиваются со все возрастающей скоростью. При проявлении вырабатывается масса серебра в 1010 раз больше, чем при экспонировании.

Процесс проявления начинается на поверхности и по мере диффузии ионов проявляющего вещества постепенно распространяется в глубину эмульсионного слоя. Таким образом, временем проявления можно регулировать количество восстанавливаемых зерен AgBr.

Не восстановленные при проявлении микрокристаллы AgBr удаляются при последующей обработке фотоматериала в фиксирующем растворе.

Таким образом, под действием света и последующей фотохимической обработки в фотоэмульсии остаются непрозрачные зерна металлического серебра, образующие видимое глазом фотографическое почернение.

3.1. Состав проявляющего раствора.

Проявляющий раствор, как правило, состоит из растворителя и веществ: проявляющих, сохраняющих, ускоряющих, противовуалирующих. Кроме того, в него входят добавки: смачиватели, десенсибилизирующие вещества, водоумягчители, дубители.

Проявляющие вещества (ПВ): именно они действуют на микрокристаллы AgBr, имеющие скрытое изображение, в результате чего образуется видимое изображение, состоящее из металлического серебра Ag0 в больших или меньших количествах.

ПВ могут быть органическими и неорганическими. Наибольшее применение нашли органические ПВ - производные бензола.

Наиболее распространенные ПВ:

- гидрохинон - обладает проявляющей способностью только в щелочной среде, с углекислыми щелочами дает медленное проявление, с едкими щелочами очень активен. При понижении температуры и увеличении концентрации KBr проявляющая способность его сильно падает, по избирательности действия стоит на одном из последних мест, дает очень плотные негативы, поэтому применяется часто для обработки

штриховых негативов;

- метол - очень энергичное проявляющее вещество, особенно энергичен в сочетании с гидрохиноном, сравнительно хорошо растворим в воде, в соединении с углекислой щелочью дает нормальные и быстрые проявители, но может проявлять и в отсутствии щелочи, только с сульфитом натрия, при этом процесс протекает медленно, мелкозернисто;

- фенидон - (3-х замещенное производное бензола) заменяет метол, но в значительно меньших концентрациях, менее токсичен, дает значительную вуаль, используется, как правило, с другими проявляющими веществами - гидрохиноном, глицином. Проявители с фенидоном медленно истощаются;

- глицин - 2-х замещенное производное бензола, работает медленно, мягко, почти без вуали, хорошо прорабатывает детали, может использоваться самостоятельно, может с другими проявляющими веществами;

- амидол - 3-х замещенное производное бензола - активное, токсичное, работает в слабокислой среде, применяется без щелочи, и др.

Восстановительная способность проявляющего вещества характеризуется тем, насколько легко оно передает электроны, необходимые для для восстановления металлического серебра из галогенида серебра. Если восстановительный потенциал гидрохинона принять за 1, то восстановительная способность других веществ выразится следующим образом:

Гидрохинон……..1,0

Глицин………… 1,6

Метол……………20,0

Амидол………….40,0

Часто используют смеси разных проявляющих веществ. Например, метол и фенидон дают высокую скорость проявления и светочувствительность, а гидрохинон дает максимальное значение плотности D и .

Сохраняющие вещества. Большинство проявляющих веществ в растворе быстро окисляется кислородом, находящимся в воздухе и воде. Особенно быстро окисление ПВ происходит в щелочной среде. Окисленное проявляющее вещество не обладает проявляющей способностью. Сохраняющее действие сохраняющих веществ заключается в том, что они восстанавливают продукты окисления проявляющих веществ, растягивая по времени процесс окисления.

Для связывания окисленной формы проявляющего вещества, возникающей в результате проявления, чаще всего используют сульфит натрия Na2SO3, а также гидроксиламин NH4OH, метабисульфит калия K2S2O5.

Сульфит натрия в больших концентрациях также немного растворяет галогенид серебра, что приводит к некоторому уменьшению образующихся в процессе проявления зерен Ag0.

Противовуалирующие вещества уменьшают образование вуали, несколько уменьшают общую скорость проявления, снижают светочувствительность, увеличивают коэффициент контрастности . Чаще всего для этой цели используется бромистый калий КBr . Действие его связано с тем, что увеличивается концентрация ионов Br - в проявляющем растворе. При этом ионы Br- адсорбируются на поверхности кристаллов AgBr, сообщая их поверхности дополнительный отрицательный заряд, что препятствует ходу реакции проявления неэкспонированных кристаллов AgBr .

Часто при проявлении при повышенной температуре, при обработке фотоматериалов, хранившихся длительное время, бромистый калий недостаточно эффективен. В этих случаях используется более эффективное противовуалирующее вещество - бензотриазол.

Дополнительные компоненты в проявляющем растворе.

- Дубящие вещества, препятствующие плавлению эмульсионного слоя и его сползанию с подложки при проявлении в условиях высокой температуры: сернокислый натрий Na2SO4, обеспечивающий временное дубление слоя и не влияющий на фотографические свойства проявителя.

- Водоумягчающие вещества, препятствующие образованию «кальциевой сетки» на негативе (выпадение солей кальция). Такими веществами являются гексаметафосфат или динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б).

- Смачиватели, обеспечивающие равномерное смачивание эмульсии проявителем, создающие тем самым лучшие условия для диффундирования проявителя в эмульсионный слой.

Вода для приготовления проявляющих растворов должна быть прозрачной, с нейтральной реакцией (рН = 7), без солей двууглекислого кальция и магния, обусловливающих временную жесткость, без механических примесей, азотистой кислоты, сероводорода, без заметных количеств аммиака, солей железа, хлора. Обычно применяется отстаивание, кипячение, фильтрация воды.

По назначению проявители могут быть классифицированы на негативные, позитивные, для обработки цветных материалов, универсальные и др.

...

Подобные документы

  • Установка условного нуля, единицы величины и порядка корректировки для шкалы времени. Три основные системы измерения времени. Особенности использования поясного времени. Циклы движения Земли в Солнечной системе в основе систем счета и измерения времени.

    презентация [803,0 K], добавлен 02.03.2017

  • Программа для работы с компьютерной графикой, ее возможности. Общая характеристика версий редактора Adobe Photoshop Creative Studio 3 и 4. Интерфейс; панель параметров. Инструменты рисования и ретуширования. Типы и способы создания растровых изображений.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 22.05.2015

  • Изучение кинематики газа в карликовых галактиках. Данные по нейтральному водороду для галактик UGCA92 и DDO53, их описание одиночным профилем Фойгта. Измерение дисперсий скоростей. Построение диаграммы с использованием пиковой яркости и суммарного потока.

    контрольная работа [2,1 M], добавлен 14.10.2012

  • Анализ состава семейств астероидов и их свойства. Методы идентификации семейств астероидов. Физические и динамические свойства и старение членов астероидных семейств. Исследование цветовых характеристик астероидов для уточнения состава семейств.

    курсовая работа [798,2 K], добавлен 14.03.2008

  • Новая интерпретация преобразования Лоренца. Преобразование Лоренца, сохраняющее уравнения Максвелла инвариантными, имеет дело с действительным объектом и его положением в пространстве и с мнимым отображением этого объекта в пространстве световыми лучами.

    доклад [146,9 K], добавлен 19.01.2011

  • Атмосфера Земли. Диаметр и площадь поверхности Луны. Законы Кеплера. Исследование движения планет относительно Солнца. Размеры планетарных орбит. Определение расстояния до звезд методом горизонтального параллакса. Световой год. Планеты Солнечной системы.

    презентация [3,2 M], добавлен 10.05.2016

  • История создания лазера. Принцип действия и устройство лазера. Применение лазеров в астрономии. Лазерная система стабилизации изображений у телескопов. Создание искусственных опорных "звезд". Лазерный термоядерный синтез. Измерение расстояния до Луны.

    реферат [1,4 M], добавлен 17.03.2015

  • Солнце, его физические и химические свойства, внутреннее строение, история открытия и ранние наблюдения. Исследования космическими аппаратами. Процессы преобразования солнечной энергии и её влияние на экологию. Развитие современного научного понимания.

    курсовая работа [509,9 K], добавлен 18.07.2014

  • Определение календаря, единицы измерения времени. Семидневная неделя, происхождение и название дней. Древнеримский, сельскохозяйственный календарь, месяцы и вставные дни. Юлианский календарь, введение "нового стиля". Проекты календарей и позиция церкви.

    реферат [17,5 K], добавлен 03.11.2009

  • Сущность звезды как небесного тела, в котором происходят термоядерные реакции. Единицы измерения звездных характеристик, способы определения массы и химического состава звезды. Роль диаграммы Герцшпрунга-Рассела в исследовании звезд, процесс их эволюции.

    презентация [4,1 M], добавлен 26.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.