LENS / OPTICS

Como funciona uma lente

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01 / INTERACTIVE

Carregando o modelo óptico 3D.

Uma lente refrata a luz que se espalha e a reúne novamente em um ponto. Enquanto o pinhole limita as direções que podem passar, a lente desvia e reúne a luz. Essa diferença determina brilho, foco e desfoque. Nesta página você pode ajustar a distância focal, o número f e a distância de foco e observar como a imagem muda.

Distância focal, número f, distância de foco e distância até a pessoa podem ser combinados livremente. No diagrama de raios, a luz vermelha do alto da pessoa e a azul de sua parte inferior atravessam a mesma lente, cruzam-se e convergem no ponto da imagem. Ao mudar o foco, você pode ver o feixe cruzar antes do sensor e voltar a se espalhar, ou ainda estar convergindo quando o alcança.

02 / CONVERGENCE

A lente reúne a luz

A luz sai de um único ponto de um objeto em todas as direções. Da luz que se espalha, somente a parte que alcança a lente é refratada, muda de direção e volta a convergir em um ponto. Esse é o ponto da imagem.

O pinhole não desvia a luz. Uma pequena abertura forma a imagem ao limitar quais direções podem passar. Ela restringe a luz, em vez de reuni-la. Por isso o pinhole é escuro e a lente é luminosa: ambos formam imagens, mas de maneiras fundamentalmente diferentes.

A luz que passa por uma lente só converge em um ponto sob determinadas condições. Fora delas, o feixe não se fecha completamente e ainda tem largura ao chegar à superfície. Essa largura é o desfoque.

03 / FOCAL LENGTH

O significado da distância focal

A luz que chega do infinito — raios praticamente paralelos — converge em um ponto atrás da lente. A distância entre a lente e esse ponto é a distância focal. Com uma lente de 50 mm, a luz paralela converge 50 mm atrás dela.

Quanto maior a distância focal, maior a imagem do mesmo motivo. Assim uma teleobjetiva amplia objetos distantes. Há uma ressalva: mudar a distância focal não altera a perspectiva em si. Na mesma posição da câmera, a relação entre perto e longe permanece; apenas o campo de visão muda.

A distância focal também expressa a força da refração da lente. Uma distância focal curta desvia fortemente a luz; uma longa a desvia com mais suavidade.

04 / APERTURE

Número f e abertura

O número f é a distância focal dividida pelo diâmetro efetivo da abertura. Em f/2,8, esse diâmetro equivale à distância focal dividida por 2,8. Um número menor significa uma abertura maior e mais luz passando.

Com o mesmo número f, o brilho no plano da imagem permanece aproximadamente igual mesmo quando a distância focal muda. É por isso que o número f é definido como uma razão: ele foi pensado como uma medida útil para ajustar a exposição.

Fechar o diafragma — aumentar o número f — estreita o feixe de luz que passa pela lente. Mesmo em um plano fora do ponto da imagem, um feixe estreito se espalha por uma área menor. Por essa razão geométrica, fechar o diafragma parece ampliar a faixa de nitidez.

05 / FOCUS

Foco e círculo de confusão

Quando a distância até o motivo muda, a posição do ponto da imagem também muda: quanto mais próximo o motivo, mais para trás esse ponto se desloca. O sensor ou filme permanece no lugar, então deixam de coincidir.

Focalizar é levar esse ponto da imagem até a superfície de registro. Em uma câmera comum, isso é feito movendo o grupo de lentes para a frente e para trás, não movendo o sensor. O modelo no início da página funciona da mesma maneira: o sensor fica fixo e o grupo de lentes se desloca.

Quando o ponto da imagem não coincide com a superfície de registro, a luz que chega ali ainda não se reuniu em um ponto ou já se cruzou e começou a se espalhar novamente. Em ambos os casos, forma uma mancha circular. Essa mancha é o círculo de confusão; quanto menor, mais nítido o motivo parece.

06 / DEPTH OF FIELD

Por que a profundidade de campo muda

Em termos estritos, o ponto da imagem coincide com a superfície de registro em exatamente uma distância. Mas, se o círculo de confusão for pequeno o bastante, os olhos o interpretam como nítido. A faixa em que isso acontece é a profundidade de campo.

A profundidade de campo depende da abertura, da distância focal, da distância até o motivo e do tamanho de círculo de confusão considerado aceitável. Fechar o diafragma, usar uma distância focal menor ou afastar o motivo amplia a faixa; abrir o diafragma, usar uma distância focal maior ou aproximar o motivo a reduz.

Portanto, a profundidade de campo não é propriedade isolada de uma lente. Ela resulta de uma combinação de condições. Mova os quatro controles do modelo no início da página e acompanhe como muda o círculo de confusão do motivo selecionado.

07 / VS PINHOLE

Diferença em relação ao pinhole

Uma câmera pinhole não tem foco no sentido de uma lente. A luz atravessa a abertura em linha reta, sem se desviar; objetos próximos e distantes são projetados pelo mesmo princípio. O conceito de profundidade de campo, nesse caso, não é necessário.

Em vez disso, o tamanho da própria abertura determina a suavidade da imagem. Com um orifício maior, a luz de um ponto alcança uma área ampla do plano da imagem, sobrepõe-se à luz dos pontos vizinhos e produz desfoque. Um orifício menor concentra a imagem, mas deixa entrar menos luz e prolonga a exposição; pequeno demais, a difração volta a suavizá-la.

A lente se desenvolveu para reunir a luz e tornar as imagens luminosas e nítidas; o pinhole, para restringir a luz de modo que a imagem se forme. Nenhum é superior. Eles estabelecem de maneiras diferentes as condições para uma imagem.

Dispositivo usado para fotografar THE MOST BEAUTIFUL LIGHT NEXT TO THE DARK
Câmera leve para THE MOST BEAUTIFUL LIGHT NEXT TO THE DARK, 2014
THE MOST BEAUTIFUL LIGHT NEXT TO THE DARK, 2014, imagem da obra 1
Obra de Meisai OkamotoTHE MOST BEAUTIFUL LIGHT NEXT TO THE DARKVer obra

08 / REFERENCES

Referências

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