در این درس، دنیای شگفت‌انگیز دوربین‌ها و رابطه آنها با اپتیک، شاخه‌ای از فیزیک که به مطالعه نور می‌پردازد را بررسی می‌کنیم. دوربین‌ها، چه دیجیتال و چه آنالوگ، نور را برای ایجاد تصاویر می‌گیرند و درک اصول اپتیک می‌تواند درک ما را از نحوه عملکرد دوربین‌ها افزایش دهد.
اپتیک شاخه ای از فیزیک است که رفتار و خواص نور از جمله برهمکنش آن با ماده را در بر می گیرد. قبل از بررسی نحوه استفاده دوربین‌ها از اپتیک برای گرفتن تصاویر، اجازه دهید به چند مفهوم کلیدی در اپتیک نگاهی بیندازیم:
دوربین در هسته خود یک ابزار نوری است که نور را برای تشکیل یک تصویر می گیرد. اجزای اصلی یک دوربین شامل بدنه، لنز، شاتر، دیافراگم و سنسور تصویر (یا فیلم در دوربین های سنتی) است.
لنز بدون شک مهمترین بخش یک دوربین است. برای ایجاد یک تصویر، نور را روی حسگر تصویر یا فیلم جمع آوری و متمرکز می کند. فاصله کانونی لنز که معمولاً بر حسب میلی متر (میلی متر) اندازه گیری می شود، زاویه دید آن (چه مقدار از صحنه گرفته خواهد شد) و بزرگنمایی تصویر را تعیین می کند. لنزها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
دیافراگم دهانه ای است که نور از آن عبور می کند. با استفاده از اعداد f (به عنوان مثال، f/2.8، f/8)، با اعداد پایین تر نشان دهنده دیافراگم بازتر است. دیافراگم بازتر اجازه می دهد تا نور بیشتری به سنسور تصویر برسد و در شرایط کم نور مفید باشد. دیافراگم همچنین بر عمق میدان تأثیر می‌گذارد، که میزان تمرکز صحنه است. دیافراگم باز (مثلاً f/2.8) عمق میدان کم ایجاد می‌کند و روی سوژه تمرکز می‌کند در حالی که پس‌زمینه را محو می‌کند.
شاتر مدت زمان قرار گرفتن سنسور یا فیلم دوربین در معرض نور را کنترل می کند. سرعت شاتر بر حسب ثانیه یا کسری از ثانیه اندازه گیری می شود. سرعت‌های شاتر بالا (مثلاً 1/1000 ثانیه) حرکت ثابت می‌کند، در حالی که سرعت‌های شاتر آهسته (مثلاً 1 ثانیه) می‌توانند جلوه تاری حرکتی ایجاد کنند که حرکت اجسام را نشان می‌دهد.
در دوربین های سنتی فیلم، فیلم های حساس به نور تصویر را می گیرند. در دوربین های دیجیتال، این نقش توسط یک حسگر تصویر، معمولاً یک سنسور CCD (دستگاه همراه با شارژ) یا CMOS (مکمل فلز-اکسید-نیمه هادی) ایفا می شود. این حسگر نور را به سیگنال های الکتریکی برای تولید تصاویر دیجیتال تبدیل می کند.
برای درک بیشتر اینکه چگونه لنزها بر نحوه ثبت تصاویر تأثیر می‌گذارند، این آزمایش ساده را در نظر بگیرید:
درک اصول اپتیک برای درک نحوه عملکرد دوربین ها ضروری است. از روشی که لنزها نور را برای ایجاد تصاویر متمرکز می کنند تا استفاده از دیافراگم و سرعت شاتر برای کنترل نوردهی، اپتیک ها نقش مهمی در عکاسی دارند. با به کارگیری این مفاهیم، عکاسان می توانند نور و پرسپکتیو را برای دستیابی به نتایج دلخواه خود دستکاری کنند و لحظاتی را در زمان از طریق لنز دوربین ثبت کنند.
