例如,見這張照片:
根據我的經驗,曝光時間越長,觀察到的效果越強。它是否正確?還有其他因素會影響這些恆星的形成嗎(順便說一句,有沒有更好的說法?)技術上到底會發生什麼?
例如,見這張照片:
根據我的經驗,曝光時間越長,觀察到的效果越強。它是否正確?還有其他因素會影響這些恆星的形成嗎(順便說一句,有沒有更好的說法?)技術上到底會發生什麼?
這似乎是弗勞恩霍夫衍射的一個很好的例子。這是由於光的波特性。效果取決於波長(即顏色)。當來自幾乎無限距離的強光穿過狹窄的縫隙時,最明顯的是,該光線使垂直散佈到縫隙中。這會將點狀光束散佈到一對條紋中。
使用小孔徑會在相鄰葉片形成的角上產生類似狹縫的情況。因此,當您將圖像中的相對強度,點狀,單色光源和窄光圈組合在一起時,您應該會看到散發出的條紋(相同顏色)從垂直於葉片的兩個方向上的點開始。當您的隔膜由直刀片形成時,這將導致條紋的數量是刀片的兩倍。但是,平行葉片的條紋會重合。因此,對於具有奇數個葉片的隔膜(其中兩個葉片不平行),徑向條紋的數量是葉片的兩倍,但是對於具有偶數個葉片的隔膜(其中相對的葉片是平行的)而言,這些條紋重疊對,其條紋數量與刀片相同(,但是每個條紋的亮度是的兩倍 。)
Wikipedia文章的第一幅圖顯示了一個經典示例。衍射,用於Fraunhofer透過方形孔徑的衍射。您會看到四個定義明確的條紋。
該理論在此處進行了進一步解釋。該說明由 CA Padgham於1967年發布。肯·洛克威爾(Ken Rockwell)在他的散景討論中提到了這一點。
我們應該期望總是存在一定量的衍射。通常,它在大多數圖片中都很細微並且平均化:當仔細觀察時,它只會對任何圖像中的模糊程度造成很小的影響。只有在結合了多種因素(強單色光的點,小光圈,直的光圈葉片)的圖像中,它才會變得突出。這些信息顯示瞭如何通過改變曝光的這些因素(在可能的範圍內)使恆星更加突出或如何抑制它們。
最後,曝光的時間長短與發生的時間有關。正如您所觀察到的,只是因為明亮的點的曝光幾乎總是比記錄光所需的時間長得多:您試圖查看場景的其餘部分,這要暗得多。衍射條紋的亮度在遠離光源的地方下降得如此之快,以至於如果您使用足夠短的曝光時間正確自身曝光,條紋實際上將是不可見的。例如,背景中有較暗但仍然突出的光源:它們看起來像遠處的窗戶。它們也必須有自己的條紋,但是這些條紋太暗而看不見。 (適當的軟件過濾可能可以將它們帶出。)
這是由於衍射引起的,如John和Pearsonartphoto所述,光圈葉片會合。這是一種測試您有多少個光圈葉片的好方法!
要回答第二個問題,曝光時間不會直接影響效果。有兩個主要因素,第一個是光圈的大小(需要小),而長時間曝光往往會產生小的光圈。第二個因素是您需要拍攝光源。這往往僅在人造光的夜晚發生,因此人們又傾向於長時間曝光。
下面是一個效果很短的示例(不是我的!),用於說明要點:
(c ) photogeek133
好吧,我謊稱這是長時間曝光,並且閃光燈設置為頻閃,但是每盞燈都亮了很短一段時間。其他兩種成分-射入頻閃燈和小光圈(f / 14)是產生星形圖案的原因。
您看到的是相機光圈形狀的結果。如果在相機的前面放一個心形或其他“濾鏡”,就會看到一個不同的形狀來代替那些燈。
您的猜測幾乎是正確的曝光時間越長,這種影響就越明顯。實際情況是光圈越小,這種影響就會越明顯。
有一些為此目的而設計的濾光片,星光,但如果沒有濾光片,通常在光圈葉片較直的鏡頭上使用較窄的光圈,即可看到效果。葉片越直,效果越明顯。
所以,正在發生的是這些明亮的固定光源使它們的光被透鏡的光圈彎曲,而星形圖案是由六個刀片的六邊形所定義的尖點所產生你的光圈。您會注意到星光都朝著燈光的同一方向傳播,這是因為光圈葉片。
順便說一句,我喜歡鏡頭。
為什麼光源有時會像星星一樣出現?好吧,我改變了看法,現在分享了一種普遍的觀點,即恆星來自衍射效應。支持衍射而不是反射的最強論點來自於星形圖案的對稱性,即,如果N為奇數,則N個虹膜葉片會產生2 * N尖峰。
這不是一個真正的答案,而是從 @whuber答案計算衍射圖的擴展。
首先,我們有了衍射積分。函數 U p sub> 描述了觀察平面中一定距離( x p sub> ,距光軸y p sub> ),距光源(某種衍射物體,例如針孔)的距離 L z sub> ,相機光圈等)。 U s sub> 是描述源平面中復振幅的函數;對於極小的針孔,您可以使用狄拉克三角洲函數。 U s sub> 中的第三個變量為0,因為為方便起見,我們說衍射對像是坐標系的原點。在其參數中的變量 x s sub> 和 y s sub> 保留了以下事實:對象可能在 x–y 平面。
這看起來好像不是很可怕的積分,但是 k 和 r sp sub> 都是更大的表示法:
將函數與帶有基數的方根集成 e 的分子和分母中的項確實是一個非常討厭的積分。
一個通過使用二項式級數表示和消除平方根來簡化積分。截斷高階術語。 Fraunhofer積分在需要2個項時成立。 菲涅耳積分適用於需要3個項的情況。有一些證據可以證明這一點,但這不在此範圍之內。
當我們開始操縱這些東西以獲得菲涅耳和弗勞恩霍夫衍射積分時,我們得到三個量。
如果 Nfd *(θ d sub> ) 2 sup> << 1,則菲涅耳積分有效。如果是真的,並且 Nfs << 1,則Fraunhofer積分成立。
這兩個積分是:
菲涅耳:
弗勞恩霍夫:
其中
和ν x sub> 和ν y sub> 是光源在給定維度上的尺寸除以光的波長乘以到光源的距離。通常將其寫為ν s sub> = d /(λx s sub> )。
要回答@whuber的問題,儘管維基百科指出,為什麼您可能需要一個或另一個,這需要一些思考。
“在成像的焦平面上鏡頭……”評論可能是從一本教科書上摘下來的,這暗示著衍射的來源(即針孔,狹縫等),這些等式與來源的幾何形狀無關。不幸的是,不僅鏡頭無法達到Fraunhofer積分所允許的任何距離和距離,而且衍射也源自照相機的鏡頭系統內部。
從照相機的光圈進行衍射的正確模型是 n 側的光圈( n 是鏡頭中的光圈葉片的數量),在產生星爆圖案的圖像中物體的位置處被點光源照亮。
當物體真的很遠時(幾米就可以了),點源的行為就好像它們是平面波一樣,在Wikipedia上進行的推導也很好。
例如,雙高斯50毫米鏡頭的光圈距離圖像平面約40〜60毫米。它由物理光闌後面的兩個鏡頭成像,其距離大於該距離(這是出瞳的位置),但是出瞳不在 U s sub> ( x s sub> , y s sub> ,0)函數居中!
對於500 nm和1 mm半徑的孔徑光,我們可以檢查Fraunhofer積分是否有效。等於(0.001) 2 sup> /(500 * 10 -9 sup> * 50 * 10 -3 sup>)或40,即> > 1,並且Fraunhofer積分無效。對於可見光,只要孔徑光闌距檢測器的距離在毫米量級, Nfs 就永遠不會接近1,更不用說小得多了。
這些等式可能與維基百科上的有所不同;我將引用羅曼徹斯特大學光學學院Vamivakas教授講授的OPT 261,干涉&衍射。 Hecht撰寫的《光學》中的方程應該非常相似。這些方程式用於復振幅,要獲得輻照度(也就是強度或亮度),您需要對結果進行平方。
這裡是一個例子,我個人很喜歡這種效果。像我將要鏈接的照片那樣,它可以在照片中添加一些藝術性。
原因是由於我漂亮的50mm上的光圈葉片。
曝光是恆星的次要原因,因為我必須關閉光圈,才能使照片所拍攝的所有明亮光線都不會過度曝光。如果我只是為了照明而曝光,那麼在要曝光建築物的照片中,除了黑色以外,什麼都看不到。
因此,為了補償小光圈設置(此照片中為f / 20),我必須增加我的時間曝光(20秒)才能獲得適當的曝光。因此,隨著我增加光圈的數量或將其縮小以防止過度曝光,衍射就會發生或大大放大。
請注意以下exif信息:
https://www.flickr.com/photos/eyeinfocus/25494167814/in/album-72157661802536456/