Светосила объектива - это величина, определяющая освещенность, которую дает объектив в плоскости изображения. Светосила объектива прежде всего зависит от величины отверстия, пропускающего свет и называемого действующим отверстием объектива.
С другой стороны, освещенность оптического изображения, а следовательно, светосила объектива зависит от его фокусного расстояния.
Светосила объектива прямо пропорциональна квадрату диаметра его действующего отверстия и обратно пропорциональна квадрату его фокусного расстояния:
i = d^2/f^2 = (d/f)^2, где i - светосила; d - диаметр действующего отверстия объектива; f - фокусное расстояние.
Величина d/f называется относительным отверстием объектива.
Для сравнения светосилы двух объективов необходимо сравнить квадраты их относительных отверстий. Однако для характеристики светосилы можно пользоваться величиной относительного отверстия, не возводя ее в квадрат, что обычно и делается на практике. Таким образом, относительное отверстие характеризует светосилу объектива, но численно ее не выражает.
Так как фокусное расстояние объектива всегда больше диаметра его фокусирующего отверстия, относительное отверстие обозначают в виде дроби 1/(f:d), в числителе которой единица, а в знаменателе - число, показывающее, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше диаметра его действующего отверстия. Так, например, если F = 13,5 см, то относительное отверстие объектива
1/(f:d) = 1/(13,5:3) = 1/4,5 = 1:4,5
В таком виде относительное отверстие обозначают на оправе объектива. Из сказанного ясно, что чем больше знаменатель относительного отверстия, тем светосила объектива меньше.
Важнейшее практическое значение относительного отверстия объектива заключается в том, что от величины его зависит выдержка при фотосъемке. Чем больше относительное отверстие объектива, т.е. чем меньше знаменатель дроби, тем больше освещенность изображения и меньше требуемая выдержка.
Величинами относительных отверстий обозначают также деления на шкале диафрагмы.
В основу международного ряда стандартных величин относительных отверстий объективов положен переходный коэффициент, равный 1,41. При изменении относительного отверстия, т.е. при переходе от одного деления шкалы диафрагмы к другому, рядом стоящему, светосила объектива, а с нею соответственно и требуемая выдержка изменяются ровно в два раза.
Что бы не загромождать цифрами шкалу диафрагмы, на нее наносят только знаменатели указанных дробей и шкала принимает примерно следующий вид:
2 | 2,8 | 4 | 5,6 | 8 | 11 | 16 | 22 | 32
Таким образом, чем больше число диафрагмирования, обозначенное на шкале, тем светосила объектива и освещенность изображения меньше, а требуемая при фотографировании выдержка больше.
Если цифровая величина максимального относительного отверстия не совпадает с числами стандартного ряда, то в качестве второй величины принимают ближайшее к нему число, имеющееся в ряде. Так, например, если максимальное относительное отверстие объектива 1:3,5, то следующим делением на шкале диафрагмы берут 1:4. Далее следуют все цифровые величины стандартного ряда.
В таких случаях необходимо учитывать, что при переходе с первого деления шкалы диафрагмы ко второму необходимо изменять выдержку меньше чем в два раза.
В некоторых странах принят другой стандартный ряд цифровых величин относительных отверстий объективов, построенный по тому же принципу, но с иным начальным числовым значением. Ряд этот имеет следующий вид:
1:1,6 | 1:2,3 | 1:3,2 | 1:4,5 | 1:6,3 | 1:9 | 1:12,5 | 1:18 | 1:25 | 1:36
Эффективная светосила
При прохождении света через линзы свет частично поглощается стеклами и частично отражается от поверхности линз. Вследствие потери света светосила объектива уменьшается. В связи с этим следует различать геометрическую светосилу объектива, вычисляемую без учета световых потерь, и физическую или эффективную светосилу, при расчете которой учитываются все световые потери.
Потери света вследствие поглощения массой стекла составляют не более 1% на сантиметр толщины стекла, а в некоторых стеклах не достигают и 0,5%, поэтому их можно не принимать в расчет. Между тем потери света в результате отражения от каждой поверхности раздела стекло-воздух достигают 5%. Таким образом, в объективе, состоящем всего из трех оптических деталей, соприкасающихся с воздухом, потери света вследствие отражения составляют 27-28%. В более сложных объективах они могут достигать 50%.