Как рассчитать оптимальный размер отверстия? - Фотопедия
11 голосов
/ 03 января 2014

Насколько я понял, оптимальный диаметр по размеру крошечного отверстия рассчитывается по формуле

d = c × √(f × λ)

, где

d - оптимальный диаметр для отверстия
с - постоянная
f - фокусное расстояние (расстояние между точечным отверстием и пленкой / датчиком)
λ - длина волны света, для которой нужно оптимизировать отверстие

f и λ должны быть в тех же единицах, что и желаемые для d

Различные источники, похоже, согласны с тем, что около 550 нм (зелено-желтый) является хорошим значением для λ, и часть фокусного расстояния также достаточно ясна.

Однако, похоже, что каждый источник предоставляет различное значение магической константы c -

Разница в 34% между наименьшим и наибольшим предлагаемым значением представляется довольно значительной.

Почему так много разных значений для константы? Разные постоянные значения оптимизируют разные свойства получаемого изображения? Или, может быть, разные константы применяются к разным толщинам материала-обскуры (если это так, подходят ли большие константы для более толстых материалов)?

1 Ответ

8 голосов
/ 03 января 2014

Я не могу обобщить всю теорию оптической физики за крошечным отверстием (в основном потому, что у меня нет необходимых знаний!), Но я пытаюсь объяснить, почему существуют разные значения для константы C. Одна из причин, по которой существуют различные значения для C, заключается в том, что отсутствует один параметр при расчете оптимального диаметра отверстия! Давайте обратимся к статье в Википедии, которую вы упомянули:

В определенных пределах - меньшее отверстие (с более тонкой поверхностью, чем отверстие) ) приведет к более четкому разрешению изображения, потому что спроецированный круг путаницы на плоскости изображения практически того же размера, что и пинхол. Однако очень маленькое отверстие может создавать значительные дифракционные эффекты и менее четкое изображение из-за волновые свойства света.

Это означает the purpose of C is to find a value that results in good trade off between sharpness and diffraction. Однако определение этого значения зависит от другого фактора, а именно расстояния от объекта до камеры.

enter image description here

Круги внизу показывают влияние размера точечной прокол на полученное изображение.

enter image description here

На втором рисунке пунктирная линия (геометрический предел) - разрешение, а сплошная линия - дифракция. Как вы можете видеть, на дифракцию влияет θ, которая является функцией расстояния до точечного отверстия.

С учетом всего сказанного, ИМХО, вся причина различных значений для C заключается в том, что оно получено опытным путем, и каждое из них имело различное значение для p (со ссылкой на первый рисунок).

Copyright

Участки заимствованы из этого файла. Вы можете найти много информации о физике обскуры в этом документе.


P.S. Я посмотрел на источник страницы mrpinhole.com, и кажется, что они используют C=1.92.

P.P.S. Если посмотреть на эти веб-сайты, кажется, что каждый из них имеет различное значение для λ, и это может привести к различному значению для C.

P.P.P.S. Я согласен с замечанием Марцина Уолни о том, что идеально закругленное отверстие намного важнее.

...