Como funciona uma lente: uma explicação em 3D

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A luz chega a um ponto da superfície da árvore e se reflete em muitas direções. A parte que chega à lente é refratada e converge. A luz de cada ponto forma seu próprio pequeno ponto de imagem; juntos, esses pontos produzem uma imagem invertida da árvore no sensor.

Quando o foco está na árvore, a luz de um de seus pontos converge no sensor. A luz da montanha distante se cruza antes de chegar ao sensor e depois volta a se espalhar, deixando a montanha desfocada. O diagrama distingue as posições de imagem da árvore e da montanha do plano do sensor.

A lente se move enquanto o sensor permanece fixo, fazendo a posição de imagem da montanha coincidir com o sensor. A montanha fica nítida. Agora a luz da árvore chega ao sensor antes de convergir, de modo que um ponto da árvore forma uma grande mancha circular. O ajuste de foco muda qual distância de objeto aparece nítida.

A animação mostra separadamente os raios da árvore e os da montanha e fecha o diafragma. Um feixe transmitido mais estreito forma um círculo de confusão menor no sensor para um ponto fora de foco. O diafragma muda a faixa de raios que pode passar, sem deslocar a posição ideal de imagem.

Uma lente esquemática muda de curvatura para mostrar a relação entre o desvio da luz, a distância focal, o tamanho da imagem e o campo de visão. Uma curvatura menos pronunciada desvia menos a luz e resulta em uma distância focal maior. Isso ilustra uma relação óptica; não significa que o vidro de uma lente zoom real muda de forma.

Uma vista tridimensional em movimento mostra que, entre os raios que se espalham dos pontos da árvore, apenas a luz dirigida à abertura entra na lente. A área circular em que toda a cena pode formar uma imagem é o círculo de imagem; a imagem não se estende da mesma forma além dele. Essa área total da imagem é diferente do círculo de confusão, que descreve o desfoque de um único ponto.

Um contorno retangular do sensor é sobreposto ao círculo de imagem, e apenas seu interior é registrado. Quando o retângulo cresce além do círculo, os cantos ficam escuros. Os caminhos da luz, o movimento da lente, as posições de imagem e o desfoque são representações esquemáticas feitas para facilitar a compreensão, e não a construção ou as dimensões exatas de uma câmera real.

A cena final volta da lente ao pinhole. A luz do sol atravessa um pequeno orifício em linha reta e ilumina o interior de uma caixa. Quando a direção do sol muda, o local e a superfície iluminados também mudam. Observe a luz projetada dentro da caixa; nunca olhe diretamente para o sol nem para ele através do orifício.