Seminarska naloga: Fizika Optične naprave

Fizika: Optične naprave - -

Seminarska naloga:

Fizika - Optične naprave

Srednja strojna šola 4.B

Aškerčeva 1/II

Ljubljana

Optične naprave oziroma optični inštrumenti rabijo za preiskave, opazovanja in slikanje predmetov, ki svetlobo oddajajo, presevajo ali odbijajo. Z različno sestavljenimi elementi (leče, prizme, zrcala, zaslonke) lahko vplivamo na potek svetlobnih žarkov v instrumentu. Večino optičnih instrumentov, po potrebi nekoliko predelanih, lahko uporabljamo tudi v infra rdečem in ultravijoličnem področju.

LUPA

Lupa je najpreprostejši optični inštrument, običajno samo ena zbiralna leča (povečevalno steklo). Lupo moramo približati predmetu, da je ta med lečo in goriščem. Iz večje razdalje opazovanja vidimo predmet bolj ali manj povečan, odvisno od goriščne razdalje leče. Navadno pa približamo oko lupi.

OKO

Za spoznavanje okolja je vid izredno pomemben čut. Čutilo za vid, to je oko, imajo vse više razvite živali in tako tudi človek najpopolneje razvito. Z njim ne razločujemo le svetlobo od teme, temveč tudi barvo, obliko, velikost in oddaljenost predmeta, pa tudi njegovo gibanje in premikanje. Tako izpopolnjeno je postalo oko v dolgotrajnem razvoju živali. Deževnik na primer nima oči, pa vendar spoznava svetlobo in temo. Za svetlobo občutljive čutnice ima posamič po vsej površini kože. Že polži pa imajo čutnice združene v posebnih vdolbinicah, ki so spodaj in ob straneh obdane s pigmentno plastjo. S takim očesom je že mogoče zaznavati smer svetlobe. Še bolj razvito pa je oko, ki se mu je pridružila še leča. Tako oko imajo že glavonožci, še popolnejše pa je oko vretenčarjev.

Oko je kot zelo važno čutilo dobro zavarovano v koščeni očesni votlini očnici. Plast maščobnega tkiva ga varuje pretresljajev in omogoča, da mehko polzi, kadar se obrača.

1 beločnica, 2 žilnica, 3 mrežnica, 4 roženica, 5 šarenica, 6 zenica, 7 leča, 8 mišičnati obroček, 9 prednji zrkelni prekat, 10 zadajšnji prekat, 11 steklovina, 12 vidni živec, 13 zgornja veka s trepalnicami, 14 solznica.

Glavni del očesa je zrklo: V njegovi notranjosti so čutnice, ki so občutljive za svetlobo. Pomožni in varovalni deli očesa pa so: veke s trepalnicami, solzila, obrvi in mišice, ki obračajo zrklo. Zrklo je kroglaste oblike. Njegova stena ima tri lupine: zunanjo beločnico, pod njo je žilnica; notranja pa je mrežnica. Beločnica je trdna, tako da lahko varuje nežnejše notranje dele zrkla. Hkrati pa preprečuje, da ne vstopa svetloba od strani v oko. Spredaj je beločnica prozorna in nekoliko izbočena; ta del imenujemo roženica. Žilnica je polna krvnih žilic. Po njih prihaja hrana za oko. Spredaj, pod roženico, oblikuje žilnica barvast kolobar, imenovan šarenica, ki je različne barve. V sredini šarenice je okrogla odprtinica, zenica. Ob močni svetlobi se zenica zoži, v poltemi pa razširi. S tem uravnava množino vstopajoče svetlobe. Širijo jo prečkaste gladke mišice v šarenici, ožijo pa krožno potekajoče gladke mišice. Za zenico je prozorna leča. Leča je pritrjena s tankimi nitkami v mišičnatem obročku za šarenico. Če so nitke napete, je leča sploščena, če pa nitke popustijo, se leča, ki je prožna, izboči. Čim bolj je leča izbočena, tem bolj lomi svetlobo. Prostor med roženico in šarenico je prednji zrkelni prekat, med šarenico in lečo pa je zadajšnji zrkelni prekat. Tretja, to je notranja ovojnica, mrežnica, je iz vidnih čutnic. Z njimi so povezane živčne celice, katerih vlakna se združijo v vidni živec, ki izstopa iz zrkla in poteka do možganov. Notranjost zrkla izpolnjuje prozorna, zdrizasta steklovina.

Kako vidimo:

Svetlobni žarki pridejo do mrežnice skozi prozorno roženico, zenico, lečo in steklovino. Ko gredo svetlobni žarki skozi te očesne dele, se lomijo, tako da nastane na mrežnici zmanjšana in obrnjena slika predmeta, ki ga gledamo. V očesu se torej dogaja nekaj podobnega kot v fotografskem aparatu. Jasno in ostro vidimo le predmet, čigar slika nastane natančno na mrežnici. Človeško oko lahko prilagodi lečo tako, da nastanejo na mrežnici slike različno oddaljenih predmetov. Pri gledanju v daljavo je leča bolj sploščena in zato manj lomi svetlobne žarke. Čim bolj iz bližine gledamo kak predmet, tem bolj se leča zaobli in taka močneje lomi svetlobo. V starosti je leča vedno manj prožna, tako da bližnjih predmetov ne moremo videti več jasno. Pravilno zgrajeno človeško oko vidi predmete, ki so oddaljeni več kot 5 metrov, ne da bi bilo potrebno lečo prilagojevati. Pri gledanju v daljavo torej oko počiva. Da ostane vid zdrav, je potrebno, da je skozi okno stanovanja ali šolske sobe prost pogled v daljave. Kadar gledamo pri delu v bližino, je dobro, da kdaj pa kdaj pogledamo v daljavo; oko se pri tem odpočije. Najprimernejša razdalja za gledanje manjših predmetov, to je pri branju in pisanju, je 25 do 30 cm. Pri gledanju v taki razdalji oko najmanj trpi.

Pravilno zgrajeno oko je tako, da nastane slika zelo oddaljenega predmeta natančno na mrežnici. Slika predmeta pa, ki je bliže od 5 m, vidimo ostro le, če se leča prilagodi. S starostjo postane leča manj prožna in se zato pri gledanju od blizu ne more več toliko izbočiti, da bi nastala slika na mrežnici. Starejši človek zato od blizu ne vidi več ostro, temveč le na nekoliko večjo razdaljo.

Daljnovidnost je napaka. očesa, da predmetov v daljavi ne vidi jasno, če ne prilagodi leče. Torej tako tudi oko pri gledanju v daljavo ne počiva. Še večji napor je za daljnovidno oko gledati od blizu. Vzrok daljnovidnosti je v večini primerov v njegovi osi prekratko zrklo. Ta napaka je prirojena. Daljnovidni človek mora nositi naočnike z zbiralno (bikonveksno) lečo, ki pomaga zbirati svetlobne žarke pred roženico, tako da pride slika na mrežnico.

K

Silnice gredo skozi lupo ter prezrcalijo sliko

DALJNOGLED

Daljnogled je običajno izdelan iz dveh lup z različnima goriščnima razdaljama. V daljnogledu je zbiralna leča z veliko goriščno razdajo, ki zbere v gorišču vmesno realno sliko predmeta. To sliko pa poveča zbiralna leča z majhno goriščno razdaljo. V daljnogledu vidimo predmet toliko bliže (večji), kolikor ga poveča.

Če nosite očala izberite daljnogled, pri katerem lahko čimbolj približate oči izhodni leči. Morda bo potrebno sneti očala. Pri večini slabovidnosti se da slika izostriti na daljnogledu. Dvakrat večji premer vhodne leče pomeni mnogokrat večjo svetlost.

Skozi daljnogled poglejte objekt, ki je oddaljen najmanj 30 metrov.

S pokrovom ali roko zakrite desno lečo, tako da boste gledali le z levim očesom. Z desnim očesom ne mižite, ker z mižanjem popačite sliko na levem očesu.

Osrednji gumb za ostrenje vrtite v eno ali drugo stran toliko časa, da vidite objekt ostro.

Odstranite pokrov oz. roko z desne leče in pokrite levo lečo. Sedaj vidite samo skozi desno lečo.

Ko gledate skozi daljnogled, vrtite gumb za ostrenje proti + ali -. Ko vidite objekt z desnim očesom ostro in čisto je daljnogled izostren.

Sedaj boste z vrtenjem samo osrednjega gumba za ostrenje ostrili sliko za bližnje in oddaljene objekte.

Ostrenje daljnogledov s povečavo:

Napotki za opazovanje z očali:

Potek skozi daljnogled in prizme

Tukaj vidimo kako se svetloba lomi na lečah pri daljnogledu

FOTOAPARAT

Začetki fotografije segajo že krepko v 19. stoletje. Zaradi svoje bogate tradicije in zgodovine se je do danes razvilo veliko različnih vrst fotografskih aparatov. Na začetku so bile to velike okorne škatle, ki so imele namesto objektiva majhno luknjico (pin-hole cameras). Nato so namesto luknje začeli vgrajevati stekleno lečo. Spredaj so dodali meh in kamera je bila opremljena z učinkovitim orodjem za spreminjanje zornega kota. Počasi so okorne črne velikanke postajale vse manjše, hkrati pa so v njih vgrajevali vse več elektronike. In ker je fotografija svetovni pojav, je pogosto razvoj jemal svoja pota. Tako smo prišli do raznolikosti fotoaparatov, ki jo poznamo zdaj.

Kamera je pravzaprav lepo oblikovana škatla, v katero vstavimo film. Njena glavna naloga je, da na film spusti svetlobo. Prve kamere so bile t. i. camere obscure. To so bile črne sobe, malo pozneje pa črne škatle, ki so imele majhno luknjico, skozi katero je pronicala svetloba. Ta je na zadnjo steno projicirala obrnjeno sliko, in če smo tja postavili na svetlobo občutljivo snov (kot npr. srebrov bromid), se je slika zapisala. Od tod tudi izvira nastanek imena fotografija (staro-grško: foto - svetloba, grafein - pisati). Preprosta črna škatla je skicirana na spodnji sliki.

Današnje kamere pa so vse kaj več kot samo navadne črne škatle. Kot prvo imajo zaklop, ki uravnava, kdaj in koliko časa bo svetloba padala na film. Običajno se nahaja neposredno pred filmom in je sestavljen iz dveh lamel oz. zaves. Obstajajo tudi drugi zaklopi - npr. taki, ki so krožno-srpaste oblike (tako kot zaslonka) in se nahajajo v objektivu - vendar se bomo tukaj ukvarjali predvsem s prvimi.

Potem imajo zrcalo in penta-prizmo. Zrcalo je pred zaklopom, prizma pa nad zrcalom, oboje pa ima funkcijo, da svetlobo, ki pride skozi objektiv v kamero, preusmeri v iskalo (ang. view finder) - prostor, kjer gledamo sliko z očesom. Če je iskalo malo boljše (npr. malo poveča sliko ali pa omogoča gledanje tudi nekaj cm proč), mu pravimo okular. Svetlost slike v okularju je odvisna od največje odprtine na objektivu - večja kot je ta, svetlejšo sliko gledamo.

V kameri je tudi motor, ki poganja avtomatično ostrenje - avtofokusiranje (AF) na objektivu. Nekateri modeli objektivov (boljši Canonovi in Sigmini) imajo še dodaten motor v objektivu, ki še pospeši avtofokusiranje. Spreminjanje goriščne razdalje na zoom objektivih je izpeljano ročno (Minoltina serija XI je poskusila tudi z avtozoomiranjem, a se to v praksi ni obneslo).

Poleg tega pa je v kameri še vse polno elektronike. Od te je še najpomembnejša TTL (ang. through the lens - skozi objektiv) elektronika, ki skrbi za to, da kamera oceni pravilno osvetlitev filma na podlagi svetlobe, ki se je odbila od predmeta in nato prišla v kamero skozi leče v objektivu. Pred izumom TTL elektronike se je pravilno osvetlitev vedno nastavljalo ročno.

Senzorji za zaznavo svetlobe so pri tem lahko nameščeni ali na polprepustnem zrcalu ali na prizmi. V kamero vgrajeni računalnik nato analogne podatke o vpadli svetlobi preračuna v ustrezno kombinacijo časa osvetlitve oz. ekspozicije (ali tudi zaklopnega časa) in zaslonke.

Kaj se torej zgodi, ko pritisnemo na sprožilec?

1. 
   Zaslonka (v objektivu) se zmanjša na nastavljeno vrednost - kajti ves čas, ko smo opazovali sliko, je bila postavljena na največjo vrednost.
   
2. 
   Zrcalo se dvigne - v iskalu slika izgine, ker gre zdaj svetloba proti filmu in ne proti prizmi.
   
3. 
   Odpre se zaklop. Kot že omenjeno, je ta iz dveh zaves. Pred sproženjem pokriva prva zavesa ves okvir (slikco na filmu). Po pritisku na sprožilec se prva zavesa umakne in na film pada svetloba. Po preteku časa osvetlitve začne prvi zavesi slediti druga, ki začenja prekrivati film.
   
   
4. 
   Zdaj se zrcalo vrne v svoj spodnji položaj in svetloba se spet preko njega in prizme odbija v iskalo.
   
5. 
   Zavesi zaklopa se postavita v prvotni položaj, hkrati pa se v objektivu zaslonka ponovno odpre na največjo velikost.
   

Na zgornji sliki je primer takega sistema leč. Modro obarvane leče so sprednje leče, ki s svojim drsenjem nastavljajo ostrino. Zadaj pa vidimo razmak med lečami in goriščno ravnino, v katero je nameščen film. S spreminjanjem razdalje leč do te ravnine se spreminja goriščna razdalja, s tem pa zorno polje. Slednje je možno le pri zoom objektivih, kajti t. i. fiksni objektivi imajo stalno (nespremenljivo) goriščno razdaljo. Naj opozorim samo na to, da se goriščna razdalja ne meri od konca leč, kot bi bilo to možno sklepati iz slike, temveč od optičnega središča leč. To je nekje v sredi med lečami, kjer bi imeli sredino ene leče, če bi ves sistem leč uspeli stlačiti v to eno samo lečo.

V objektivu pa niso samo leče. V objektivu je še ena zelo pomembna stvar - zaslonka. To je iz srpastih ploščic sestavljena naprava, ki ima v sredini odprtino. Glede na to, kako se srpaste ploščice nastavijo, se ta odprtina lahko veča ali manjša. Zaslonko ljudje pogosto zamenjujejo z zaklopom. Zato naj poudarim zdaj še glavne razlike med njima:

• 
  Zaklop je v telesu kamere (za zrcalom in pred filmom), zaslonka pa je v objektivu.
  
• 
  Zaklop je iz dveh pravokotnih zaves, zaslonka pa iz več ploščic srpaste oblike, ki v sredini tvorijo približno odprtino v obliki kroga.
  
• 
  Namen zaklopa je, da spusti svetlobo na film in s tem, kolikor časa je odprt, določa, koliko svetlobe pade na film. Pri zaslonki ne moremo določiti, koliko časa bo odprta (ker je vedno odprta), temveč kako velika bo odprtina, skozi katero bo nato svetloba prišla v kamero in na film.
  

Objektiv se priklopi na telo kamere preko posebne ploščice (nekateri starejši modeli imajo še vedno navoje), ki ji pravimo bajonet. Na tej ploščici so stiki, ki prenašajo informacije iz kamere v objektiv in obratno. Pri AF objektivu pa mora biti tudi priključek na motor v kameri, ki poganja avtomatično ostrenje na objektivu.

Niso vsi objektivi dobri za vse kamere. Vsako podjetje ima na svojih kamerah svoje posebne bajonete, tako da objektivi, ki jih izdeluje npr. Canon, niso uporabni na Nikonovih in Pentaxovih kamerah. Obstajajo pa tudi podjetja, ki pa so bolj svetle izjeme kot pravilo - npr. Sigma, ki poleg za svoje kamere izdelujejo tudi objektive za druge tipe bajonetov (Nikon, Canon, Minolta, Pentax).

Objektivi se razlikujejo po tem, kakšno goriščno razdaljo imajo. Več o tem si preberite v poglavju o vrstah objektivov, tukaj naj le omenim, da poznamo širokokotne, normalne in tele-objektive.

Drug pomemben podatek, ki opisuje objektiv, je svetlobna moč. To je razmerje med goriščno razdaljo in največjim premerom odprtine zaslonke v objektivu.

Svetlobna moč = Goriščna razdalja / Premer največje odprtine zaslonke

Svetlobna moč je običajno zapisana v obliki f/zaslonsko_št.. Včasih se f spredaj tudi izpusti in zapiše npr. samo 5.6.

Poleg svetlobne moči pa moramo poznati tudi premer objektiva (v milimetrih), saj le tako vemo, katere filtre (in obročke, predleče, tele-konverterje) bomo potrebovali za naš objektiv. Ti se namreč navijejo kar na konec objektiva, širina navoja objektiva pa se mora seveda ujemati s širino navoja filtra. Obstajajo tudi prehodni navoji, ki premoščajo razliko med različnima navojema objektiva in filtra (če ta ni večja od 10-20 mm), vendar je to lahko le začasna rešitev. In še to: če večji filter dajemo na ožji objektiv, to še gre, v obratnem primeru pa filter na robovih že prekriva objektiv, posledica tega pa so temni posnetki na robovih posnetkov.

Večina objektivov ima možnost (poleg ročne) avtomatične ostritve (ang. autofocus - AF). To se na objektivu vidi tako, da ima majcen vtič, ki preko bajoneta sprejema vrtljaje motorja iz kamere. Nekateri proizvajalci v svoje boljše (in dražje) objektive vgrajujejo še dodatni motor, ki zagotavlja tišje in še hitrejše ostrenje (tako ima Canon sistem USM, Sigma pa HSM).

Ne glede na vrsto ostrenja je pomembno tudi, kako ostrenje poteka znotraj objektiva - katere leče se pri ostrenju premikajo. Glede na to lahko rečemo, da obstajajo različni sistemi ostrenja.

Sistemi ostrenja:

Pri zadnjem ostrenju se premika ena ali več leč za zaslonko. Zaradi njihove majhne velikost in teže je AF zelo hitro. Pri zadnjem ostrenju se vseeno lahko spreminja dolžina objektiva. Če pa se ne, potem imamo pravzaprav opravka z notranjim ostrenjem.

Za notranje ostrenje je značilno, da se pri ostrenju premika ena (ali več) od skupin znotraj objektiva. Pri tem se fizična dolžina objektiva ne spreminja. Omogoča hitro ostrenje in izdelavo majhnega ter lahkega objektiva.

Pri razteznih sistemih se pri ostrenju premikajo sprednji elementi leč ali pa kar vse leče. Pri tem se dolžina objektiva spreminja, kar je povezano tudi z vrtljivim prednjim elementom.Ostrenje s takim sistemom je relativno počasno. Večina zoom objektivov je tega tipa.

Kamere Contax AX pa uporabljajo čisto drugačen pristop - namesto, da bi se pri ostrenju premikale leče, se premika ravnina s filmom. Tako ni več potrebno težavno premikanje leč, premik pri ostrenju pa je majhen. Prednost tega sistema je zelo hitro in dobro ostrenje, še posebej na krajše ostrenje. Slabost pa je v izredno dragi izvedbi in v težavah pri ostrenju na daljših tele objektivih (300 mm in več), kjer je potrebno pred-ostrenje.

Najpomembnejše pri teh sistemih je, kako hitro ostrenje omogočajo in pa če se prednji elementi pri ostrenju vrtijo. Bolje je, da se ne, saj potem lažje uporabljamo nekatere filtre, ki jih nastavljamo z vrtenjem. Tako imamo npr. pri uporabi cirkularnega polarizacijskega filtra težave, če se med ostrenjem prednji element (navoj za filtre pa zraven) premika, saj se nam tako vedno znova in znova podirajo nastavitve. Pri zadnjem in notranjem ostrenju se prednji elementi ne premikajo, pri razteznih sistemih pa se. Zato toplo priporočam vse objektive z notranjim ostrenjem, čeprav so tisti na raztezni sistem cenejši. Seveda pa to ne pomeni, da so vsi objektivi z razteznim sistemom ostrenja slabi. Nasprotno, obstaja mnogo odličnih profesionalnih objektivov, ki deluje na ta način.

Še najpomembnejša stvar pri objektivu pa je kvaliteta njegovih leč. Žal nam te iz prospektov in tehničnih specifikacij ne bo uspelo razbrati. Kako pa jo le odkrijemo? Najbolj zanesljiva metoda je, da sami opravimo poskuse. Če pa nismo tako izkušeni, lahko zaupamo mnogim strokovnjakom, ki to počnejo za nas in rezultate nato objavljajo v znanih foto revijah. Pri lečah obstaja veliko možnosti napak oz. s tujko aberacij. Te so tako značilne za optične naprave, da sem jim namenil posebno poglavje po opisu vrst objektivov.

Vrste objektivov:

Objektive, tako kot vsako drugo stvar, lahko delimo po veliko kriterijih. Največkrat pa se jih deli glede na zmožnost avtomatičnega ostrenja in glede na njihovo goriščno razdaljo.

Po prvem kriteriju poznamo:

• 
  M objektive: z njimi ostrimo lahko samo ročno; taki so recimo vsi objektivi na kamerah podjetja Leica
  
• 
  AF objektive: z njimi lahko ostrimo tako ročno kot avtomatično s pomočjo kamere
  

• 
  fiksne objektive: ti imajo samo eno goriščno razdaljo, en zorni kot
  
• 
  zoom objektive, (vario-objektive, objektive s premično goriščnico): taki objektivi lahko zvezno spreminjajo goriščno razdaljo v nekem razponu (npr. 28-70, 100-300)
  

Drugače pa delimo objektive glede na goriščno razdaljo na:

• 
  širokokotne objektive (ang. wide-angle)
  
• 
  normalne objektive
  
• 
  tele objektive
  

Najbolj na splošno so to objektivi, ki imajo goriščno razdaljo manjšo od normalne. V praksi pa so to objektivi, ki imajo goriščnice do nekako 35 mm. Tudi tukaj bi lahko našli nekaj skupin. Objektivom z najmanjšimi goriščnicami, ki pokrivajo zorni kot skoraj 180 %, pravimo ribje oko (ang. fish-eye). Tisti, ki imajo goriščnice med 8 in 14 mm (slika levo), dajo močno popačeno okroglo sliko, tisti od 14 do 20 mm (slika desno), pa dajo običajno podolgovato panoramsko, a še vedno močno popačeno sliko. Nad 18 mm ne govorimo več o ribjem očesu, temveč o navadnem širokokotniku. Med širokokotnimi zoom objektivi so pogosti taki z razponom 17-35 in 20-35 mm. Najboljši imajo svetlobno jakost 2.8, malo slabši pa 3.5-4.5. Širokokotniki so uporabni predvsem pri slikanju pokrajin, kjer potrebujemo veliko globinsko ostrino, uporabljamo pa jih tudi takrat, ko hočemo na posnetek spraviti čim več (npr. pri slikanju notranjosti, slikanju zgradb).

To so objektivi, katerih goriščnice so ravno tako dolge, da je njihov zorni kot enak tistemu, ki ga ima človeško oko (pri tem običajno mislimo zorni kot glede na diagonalo slike - glej sliko desno). To pa je ravno goriščnica okoli 50 mm. Zoom normalnih objektivov ni, ker je področje, kjer je zorni kot enak človeškemu, zelo majhno (50 mm ± 5 mm) in bi bila izdelava takega zooma nesmiselna. Zato pa med normalnimi objektivi cvetijo fiksni in so ponavadi tudi svetlobno izredno močni (f/1.0 do f/2.8). Včasih, ko še ni bilo zoom objektivov, so bili taki normalni objektivi daleč najbolj pogosti objektivi. V kompaktnih kamerah pa se poleg 50 mm objektivov na veliko uporabljajo tudi 35 mm, ki pa je že v širokokotnem področju.

Preden nadaljujemo še s tele objektivi, ne smemo mimo najbolj pogosto uporabljane zoom kategorije. To je področje med 24 mm in 105 mm. V tem področju poznamo veliko zoomov, najbolj pogosti pa so 28-70, 35-70 in 28-105. Na spodnjem koncu so torej širokokotni, nato pa preko normalnega dela preidejo v spodnji tele del (do 120 mm), ki je zelo uporaben pri fotografiranju portretov. Obstajajo seveda tudi ekstremni zoomi, ki delujejo na področju 28-200 mm ali še večjem, vendar se pri teh kompromis udobnosti na račun kvalitete že kar precej pozna. Dobro, če slikamo predvsem družinska srečanja, na zabavah ipd.in nato razvijemo slike 9 x 13. Potem bo tudi tak objektiv zadostoval. Drugo vprašanje je seveda, če ne bi ceneje prišli skozi z nakupom kompaktne kamere z 38-140 mm zoomom.

Tele objektivi:

Tele področje lahko razdelimo na tri dele:

• 
  spodnji tele, ki se začne nekje pri 80 mm
  
• 
  srednji tele, ki je med 150 do 300 mm
  
• 
  zgornji ali ultra tele, ki je od 300 mm naprej (do 1000 mm in še več)
  

 Ultra tele področje je ponavadi že tisto, ki amaterjem ni toliko zanimivo, še manj pa cenovno dostopno. Do tega področja lahko pridemo tudi z uporabo navadnih tele objektivov, če zraven uporabimo še tele konverter. To je naprava podobna objektivu, ki se namesti med kamero in tele objektiv. Njegova glavna naloga je, da podaljša goriščnico. Poznamo dve izpeljanki: 1.4x in 2x (na sliki desno). Prvi podaljša goriščnico za 1.4x (npr. 200 mm v 280), a hkrati zmanjša svetlobno moč za eno stopnjo (iz npr. f/2.8 na f/4). Drugi podaljša za 2x, a tudi zmanjša svetlobo za 2x (iz. f/2.8 na f/5.6). Glavna slabost tele konverterjev je torej ta, da poslabšajo običajno že tako slabo svetlobno moč tele objektivov, ki imajo ponavadi f/4 ali več (le profesionalne izvedbe, kot ta na zgornji sliki pod naslovom - Sigma 70-200 EX HSM, imajo f/2.8). Druga slabost pa je, da je slika, če uporabljamo tele konverterje, manj ostra in kontrastna, torej optično slabša, kot če bi imeli tele objektiv iste goriščnice.

Zato imajo profesionalci raje kot navadne tele objektive plus konverterje prave ultra tele objektive, katerih goriščnica je lahko 1000 mm, 2000 mm in še več. So pa vsi ti objektivi izredno veliki in težki, zato jih brez močnih in kvalitetnih stojal ne moremo uporabljati. Obstaja pa še ena vrsta tele objektivov - zrcalni objektivi. Ti imajo namesto leč konkavno zrcalo, podobno kot astronomski teleskopi. Njihova glavna prednost je, da so zaradi uporabe zrcala veliko manjši od tistih v klasični izvedbi z lečami. Imajo pa tudi slabost - vsak zrcalni objektiv ima lahko samo eno "zaslonko", običajno f/8.

 Za konec bi samo še omenil objektive s popravkom perspektive ali PC objektive (ang. PC - perspective  control). Pri slikanju visokih zgradb, kot so cerkve, gradovi, stolpnice ipd. se zgodi, da moramo zato, da dobimo vse na sliko, nagniti fotoaparat. To pa povzroči popačenje perspektive, saj film (in s tem goriščna ravnina) pri nastanku posnetka ni bil vzporeden s predmetom slikanja. Na fotografiji se to vidi tako, da se navpične linije stekajo oz. ožajo proti vrhu posnetka. Tako so navpični zidovi visoke zgradbe namesto vzporedni proti vrhu vse ožji. To lahko popravimo tako, da slikamo z višjega stojišča - če npr. slikamo cerkev, gremo slikat v sosednjo hišo iz drugega ali tretjega nadstropja. Vedno pa to ni mogoče; takrat moramo, če nočemo imeti popačenega posnetka, uporabiti PC objektiv, ki z zamikom žarkov in s tem spravljanjem žarkov na pravokotno pot proti filmu, popravi popačenje perspektive. So pa tovrstni objektivi zelo dragi, tako da za povprečne amaterje niso zanimivi.

Sodobne kamere so z vso svojo elekroniko pravo čudo tehnike. Ravno tako pa tudi ni čudo, da smo v vsej tej poplavi raznih funkcij malce izgubljeni. V naslednjih vrsticah zato razlagam glavne pojme in funkcije sodobnih kamer.

Količina svetlobe, ki pade na film, je odvisna od:

• 
  časa osvetlitve (ekspozicije)
  
• 
  zaslonke
  

Tako npr. zaslonsko število 2.8 pove, da je goriščna razdalja 2.8x večja od premera odprtine. Zaslonsko št. 2.8 zapišemo raje kot: f/2.8. Iz formule za izračun zaslonskega števila sledi, da z večanjem odprtine zaslonsko št. pada (in obratno). Zaslonsko št. pri največji možni odprtini zaslonke imenujemo tudi svetlobna moč objektiva.

Zaslonska št. radi podajamo v lestvici, kjer vsako naslednje število pomeni 2x manjšo odprtino. Ker ima odprtina približno obliko kroga, premer odprtine pa je sorazmeren polmeru, lahko po uporabi osnovnošolske matematike in formule za ploščino kroga vidimo, da 2x manjši krog pomeni za koren iz 2 manjši premer (polmer). Zato serija zaslonskih števil v bistvu predstavlja kroge, katerih ploščina se prepolavlja. Poglejmo si to lestvico:  1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32 (števila se zaokrožujejo). Zaslonsko št. 1 predstavlja 2x večjo odprtino kot zaslonsko št. 1.4, 4x večjo kot 2 in 8x večjo odprtino kot za 3 stopnje večje št. 2.8.

Kombinacija časa osvetlitve in zaslonskega št. nam določi, koliko svetlobe bo padlo na film. Vzemimo en tak par: 1/125 s in f/5.6. Ista količina svetlobe bo padla na film pri drugi kombinaciji, kjer bomo zaslonko za toliko zmanjšali, za kolikor bomo čas podaljšali. Npr. da prepolovimo odprtino zaslonke - potem moramo čas podvojiti. Isto osvetlitev nam torej da tudi kombinacija 1/60 s (približek! 125 : 2 ~ 60) in f/8. Nekaj takih kombinacij si lahko ogledate v orientacijski osvetlitveni tabeli.

• 
  občutljivost filma
  

Še en pojem je izredno pomemben v fotografiji. To je globinska ostrina. Ta nam pove, koliko stvari bo na fotografiji ostrih glede na predmet, na katerem smo ostrili sliko. Ostrina se razporedi na 1/3 pred glavnim predmetom in 2/3 za njim. Na posnetku z veliko globinsko ostrino je poleg glavnega predmeta ostro vidna tudi okolica, nasprotno pa je pri posnetkih s slabo (majhno) globinsko ostrino oster samo glavni predmet, vse ostalo na posnetku pa je bolj ali manj zabrisano, nejasno, neostro.

• 
  z zaslonko
  
• 
  z goriščno razdaljo na objektivu
  
• 
  z razdaljo od predmeta
  

• 
  P (ang. Program): programska avtomatika; kamera sama izračuna osvetlitev in sama določi ustrezno kombinacijo časa osvetlitve in zaslonke.
  
• 
  A (ang. Aperture Priority): mi izberemo zaslonko, kamera pa nato na podlagi svojega izračuna tej zaslonki priredi ustrezen čas osvetlitve.
  Uporabno, ko hočemo kontrolirati globinsko ostrino - npr. pri slikanju pokrajin.
  
• 
  S (ang. Shutter Priority): mi izberemo čas osvetlitve, kamera pa nato na podlagi svojega izračuna temu priredi ustrezno zaslonko.
  Uporabno pri akcijski fotografiji, kjer hočemo s hitrimi časi ustaviti gibanje.
  
• 
  M (ang. Manual): sami izberemo in čas osvetlitve in zaslonko, kamera nas pri tem lahko samo opozori, koliko se naše nastavitve razlikujejo od njenih izračunov.
  

• 
  Več-segmentno merjenje (ang. multi-segment): kamera razdeli zaslon na več segmentov (npr. takih podobnih čebeljemu satovju) in iz njih jemlje podatke o osvetlitvi.
  
• 
  Sredinsko-poudarjeno merjenje (ang. center-weighted): kamera jemlje podatke o osvetlitvi s celega zaslona, večjo težo pa daje tistim poljem na sredini.
  
• 
  Spot (ang.): kamera jemlje samo del v sredini zaslona, ki ne presega 2.5 do 3.5 % vsega področja zaslona.
  

• 
  Posebni programi: portretni, pokrajinski, športni, makro, nočni...
  Ob izbiri enega od teh programov kamera deluje z nastavitvami, ki upoštevajo okoliščine, zaradi katerih smo program izbrali. Npr. pri nočnem programu bo kamera svoje nastavitve prilagajala tako, da bo čas osvetlitve kar se da dolg, nasprotno pa bo pri pokrajinskem nastavljala kar se da majhno zaslonko (veliko zaslonsko število!), zato da bi bila slika ostra v čimvečjem delu.
  
• 
  Popravek osvetlitve (ang. exposure compensation): ta funkcija nam omogoča, da povečamo/zmanjšamo stopnjo osvetlitve tako, da po stopnjah (običajno 1/2 ali 1/3 EV) ali zmanjšujemo/povečujemo zaslonsko št. ali daljšamo/krajšamo čas osvetlitve. Kamera sama oceni, kako bo osvetlitev spremenila - s časom ali z zaslonko.
  
• 
  Popravek osvetlitve bliskavice (ang. flash exposure compensation): popravljamo samo jakost bliska, nastavitve časa in zaslonke ne spreminjamo.
  
• 
  Programski premik (ang. Program shift): ta funkcija nam omogoča, da preprosto po stopnjah povečujemo ali zmanjšujemo ustrezno kombinacijo čas - zaslonka, s tem da ostaja osvetlitev vedno enaka.
  
• 
  Serija (ang. autobracketing): pri izbiri te funkcije naredimo več slik (3, 5, 7) istega motiva pri različnih osvetlitvah (npr. 3 slike osvetljene -1 EV, 0, +1 EV).
  Uporabno predvsem pri slikanju na diafilm, ki je zelo občutljiv in si hočemo z izdelavo serije zagotoviti, da bo vsaj ena od slik v seriji pravilno osvetljena.
  
• 
  Večkratna osvetlitev (ang. multple exposures): na isto sliko na filmu lahko naredimo več posnetkov, ker se po izdelavi enega posnetka film ne zavrti naprej.
  
• 
  Ročna nastavitev filma: večina filmov ima v t. i. DX kodi zapisano svojo optimalno občutljivost, večina kamer pa zna to kodo prebrati. Včasi si želimo prelisičiti kamero in nastaviti drugačno občutljivost od tiste deklarirane, to pa nam omočoča ta funkcija.
  
• 
  Zaklenitev osvetlitve (ang. AE lock): možnost, da izmerimo osvetlitev z izbrano metodo merjenja osvetlitve na določenem delu, to shranimo, nato pa premaknemo sliko in jo izostrimo na nekem drugem predmetu.
  

• 
  Vgrajen motorni pogon: ta omogoča avtomatično napredovanje filma po vsakem posnetku.
  
• 
  Avtomatično nalaganje (ang. autoloading): potem, ko vstavimo film v kamero, se nam film previje do prvega posnetka.
  
• 
  Avtomatično previjanje (ang. autorewind): ko so narejeni vsi posnetki, se začne film avtomatično previjati nazaj v kaseto.
  
• 
  Največja hitrost slikanja: izražena v fps (ang. frames per second), največ koliko posnetkov lahko naredimo v eni sekundi.
  
• 
  Različne hitrosti napredovanja (ang. multi-speed advance): pri serijskem slikanju posnetki nastajajo, medtem ko držimo pritisnjen sprožilec. Boljši modeli kamer imajo to funkcijo, s katero lahko nastavljajo različne hitrosti, pri katerih lahko slikajo na ta način.
  

• 
  M (ang. manual): ročno ostrenje
  
• 
  AF (ang. autofokus): avtomatično ostrenje
  
• 
  Vgrajen žarek za pomoč pri ostrenju pomaga ostriti takrat, ko delamo v slabših svetlobnih razmerah (temi). Boljši modeli imajo skoraj infra-rdeč žarek ter projicirajo celo vzorec z vodoravnimi in navpičnimi črtami. Slabši pa kot pomoč uporabljajo bolj ali manj svetle žarke, ki slabo pomagajo, hkrati pa so tudi zelo moteči za okolico.
  
• 
  Prednost ostrenja (ang. focus priority): to je privzeta nastavitev, pomeni pa, da lahko sprožimo posnetek le, če smo predhodno izostrili nek predmet na sliki. Tako je pri tej nastavitvi na posnetku predmet vedno oster, vprašanje je samo, če smo pri tem kazali na pravi predmet. Prav lahko se namreč zgodi, da je kamera izostrila sliko na predmet, ki za nas ni pomemben. Zato bodite vedno pozorni, kje so celice za ostrenje. Boljše kamere imajo več teh celic, med njimi pa lahko preklapljamo. Drug način kontrole ostrenja pa je s pomočjo zaklenitve ostrenja.
  
• 
  Prednost sprožitve (ang. release priority): pri običajnih nastavitvah in vklopljenem AF kamera vedno izostri sliko na nek predmet, predno lahko sprožimo, če pa imamo vklopljeno prednost sprožitve, kamera sproži tudi, če nismo izostrili posnetka. V M načinu kamera prepušča odločitev o ostrenju fotografu, zato bi lahko rekli, da imamo tukaj vedno prednost sprožitve.
  
• 
  Zaklenitev ostrenja (ang. AF lock): možnost, da izostrimo sliko na določenem delu oz. predmetu, to shranimo in nato premaknemo kamero, da dobimo drug pogled oz. sliko z drugačno kompozicijo.
  

MIKROSKOP

Kot ime pove te optične naprave, z njo opazujemo majhne predmete. Tudi lupo uporabljamo v ta namen, le da ta ne daje dovolj velike povečave. Večjo povečavo dobimo, če predmet najprej z dodatno zbiralno lečo preslikamo v veliko realno sliko, ki jo nato opazujemo z lupo. Mikroskop je tako sestavljen iz dveh zbiralnih optičnih sistemov – objektiva in okularja.

Opazovani predmet postavimo tik pred gorišče objektiva. Ta preslika predmet v povečano, obrnjeno in realno sliko. Povečava objektiva je dana s kvocientom velikosti slike in velikosti predmeta. S slike je razvidno, da lahko ta kvocient izenačimo s kvocientom kjer je goriščna razdalja objektiva.

Realna slika je predmet za preslikavo z okularjem. Premikanje okular, postavimo njegovo gorišče blizu slike, tako da skozi vidimo močno povečano sliko na oddaljenosti od okularja. Povečava okularja je enaka kot pri lupi.

Celotna povečava mikroskopa je kvocient velikosti končne slike in velikosti opazovanega predmeta.

Povečava mikroskopa je produkt povečave objektiva in povečave okularja; je tem večja, čim manjši sta goriščni razdalji objektiva in okularja ter čim bolj sta notranji gorišči obeh leč razmaknjeni (čim večja je tako imenovana dolžina tubusa mikroskopa).

Opazovani predmet, ki je običajno majhen, leži na stekleni ploščici mizice. Pod njo je kondenzator, ki (podobno kot pri projektorju) usmerja svetlobo od objektiva skozi predmet (če je ta prozoren) ali mimo njega (če ni prozoren). Ker ima objektiv majhno goriščno razdaljo, zato da je povečava čim večja, in leži predmet blizu njega, vpada na objektiv širok snop žarkov, zaradi česar so napake preslikave precejšne. Odpravljanje teh napak je glavni vzrok, da je mikroskop relativno draga zadeva (sestavljen je iz več leč).






Vrste mikroskopov:
Svetlobni mikroskopi ter elektronski mikroskopi.
Svetlobni mikroskop:

Z mikroskopom lahko opazujemo predmete in strukture, ki so daleč pod mejo vidljivosti s prostim očesom. Na sliki je poševni mikroskop. Za preslikave mora biti predmet pripravljen kot tanka ploščica, podložena na nosilni stekleni podstavek. Svetloba gre skozi kondenzator in zaslonko, da nastane potrebni snop žarkov, tega pa zrcalo usmeri in koncentrira na predmet. Pred tem je snop svetlobe s sistemom leč centriran in po potrebi polariziran. Z objektivom povečana slika predmeta se prenese skozi sistem prizem do okularja, kjer se ponovno poveča. Takšen mikroskop zmore do 1000-kratne povečave.

Elektronski mikroskop deluje za razliko od svetlobnega na osnovi elektronskih žarkov. Na sliki je prikazan magnetni elektronski mikroskop. Magnetne leče delujejo na žarke kot leče v svetlobnem zaslonu. Elektronski mikroskopi lahko sliko predmeta do 300000 – krat povečajo

PROJEKTORJI

S projektorjem preslikujemo predmet na oddaljen zaslon, kjer nastane velika in obrnjena slika realna slika. Projektor zato vsebuje zbiralno lečo s kratko goriščno razdaljo. Ker predmet stoji blizu gorišča leče,vendar bolj oddaljen od leče kot gorišče, drugače ne bi dobili realne slike, se leča imenuje objektiv.

Najpogosteje s projektorjem preslikujemo prozorne predmete, filme, diapozitive, folije, na oddaljen zaslon, pri čemer izkoriščamo svetlobo, prepuščeno skozi opazovani predmet.

Od predmeta prihajajočo svetlobo prestreže objektiv in jo zbere na oddaljenem zaslonu, kjer nastane močno povečana, obrnjena slika. Ta je ostra, če sta oddaljenost a predmeta in oddaljenost b zaslona od objektiva povezani z enačbo leče: 1/f=1/a+1/b, kjer je f goriščna razdalja objektiva. Povečava slike je dana s kvocientom b/a.

Predmet mora biti blizu gorišča objektiva, da je slika na oddaljenem zaslonu velika. Ker se svetloba, ki jo prepušča objektiv, porazdeli na veliko ploskev oddaljene in povečane slike, je slika slabo osvetljena. Da je slika kljub velikosti in oddaljenosti dovolj osvetljena (da jo npr. v kinodvorani vidijo tudi oddaljeni gledalci), mora imeti projektor močan izvor svetlobe. Žarnica z nitko ima zadaj konkavno zrcalo, da se čim več svetlobe od žarnice usmeri skozi predmet do objektiva. Poleg tega je tik pred predmetom kondenzator, to je zbiralni optični sistem, ki preslika svetilo v objektiv. Kondenzator ne vpliva na ostrost slike na zaslonu, izboljšuje le njeno osvetljenost. Predvsem kondenzator omogoča, da je celoten predmet enakomerno osvetljen (do vsake točke predmeta prihaja svetloba, z vsakega dela svetila). Če kondenzator odstranimo, se ostrost slike ne zmanjša, pač pa slika postane temnejša in neenakomerno osvetljena. Ker je kondenzator blizu močnega svetila (da prestreže čimveč svetlobe), se močno greje, zato ga je treba hladiti (z ventilatorjem). Tudi diapozitiv ali film, ki je ob kondenzatorju, se lahko pregreje in poškoduje, zato projektor ne sme biti vklopljen, ne da bi bil vklopljen tudi ventilator.

Sliko na zaslonu ostrimo tako, da premikamo objektiv, s čimer spreminjamo oddaljenost predmeta od objektiva. Ko je izpolnjena enačba leče, je slika na zaslonu ostra.

Na slikah lahko vidimo kako potuje film, shematično zgradbo filmskega projektorja, delovanje dvokrilnega krožnega zastirala ter napeljavo svetlobe v projektorju.

Poznamo še več projektorjev. Episkop, diaskop ter grafoskop.

Episkop projicira samo ploske slike. (slike na papirju). Svetlobni izkoristek je majhen, ker se svetloba razpršuje, samo manjši del svetlobe žarnične nitke zajema sliko, namenjeno projekciji, večji del svetlobe prispe tja od reflektorjev, ki obdajajo projekcijsko svetilo. Prek zrcala, ki zvrača sliko v pravilno lego, je prispe na objektiv zelo malo.

Diaskop je projekcijska priprava za prosojne slike (diapozitive, negative). Sestavljajo ga vir svetlobe, vboklo zrcalo, kondenzator in projekcijski objektiv. Na vse strani pršeča svetloba iz svetlobnega vira doseže v določeni smeri vboklo zrcalo, se pa od njega dobesedno odbija v žarilno nitko. Na drugi strani se drugi svetlobni snop dotakne projekcijskega svetila kondenzatorja, ki je pri večjih projektorjih sestavljen iz dveh plankonveksnih leč. Kondenzator zasega velik svetlobni kot in oblikuje sliko žarnične žarilne nitke v projekcijskem objektivu, deluje torej kot poseben objektiv. Celotno površino objektiva osvetljuje z enakomerno svetlobo. Svetlobni izkoristek projektorja je tem večji, čim večji je svetlobni kot zajete svetlobe.