焦距與景深關系簡單明了圖解版以及一個疑問


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我在學習了關於景深、彌散圓概念后,看到光圈對景深影響的示意圖就一目了然了。但是在學習焦距的時候就出現了問題。從直覺上說,我覺得應該是焦距越長景深越大。因為焦距越長,那么同樣的物距下,長焦透鏡成像時形成的光錐比短焦透鏡成像形成的光錐要尖銳,那么當像平面移動相同距離時在光錐上截出的圓直徑也是長焦透鏡的比較小,所以長焦透鏡具有較長的焦深。根據共軛關系可知長焦透鏡具有較大的景深。


如圖1。上面的長焦透鏡形成的像在像平面1,當像平面移動一段距離d到像平面2的位置時,光錐被截取的彌散圓直徑如圖,是極短的一小段。而在下面的短焦透鏡中,物體成像於像平面1,當像平面像上面那樣往相同的方向移動相等的距離d到達像平面2時,截取光錐形成的彌散圓直徑顯然比上面的長焦透鏡要長的多。由此可見同時移動像平面時短焦透鏡的彌散圓必然先達到最遠/近距離點,所以短焦透鏡的焦深比較小,根據共軛關系短焦透鏡景深比較小。
可是書上網上都是說長焦景深小,短焦景深大,我怎么也想不明白。更討厭的是到處都沒有一副直觀的圖來顯示,到處都是給出一個公式來敷衍了事。找了半天都找不到像光圈那樣清晰明了的圖解,一怒之下就自己做了個圖,如圖2。


在圖2中,上面是短焦透鏡,物體在位置1時成像在紅色,當物體移動一段距離到達位置2時應該成像於藍色。但由於像平面沒有移動,所以此時形成的光錐被像平面截取形成的彌散圓直徑如圖,是比較短的一段。在下面的長焦透鏡中,物體放在相同的物距位置1時,成像於紅色。把物體往相同方向移動相等距離時成像於藍色,類似的可以得到像平面截取光錐得到的彌散圓直徑,顯然這個直徑比短焦透鏡得到的直徑要長的多,可見長焦透鏡成像時,物體移動形成的彌散圓直徑增加的比較快,要比短焦透鏡更快到達最遠/近距離點,可見長焦透鏡景深比較小,書上說的沒有錯。
現在的問題是,在第一段的推導我錯在哪里呢?

 

 

第一個圖的問題是d 的寬度不相等。 


深層原因是:焦平面不一樣。 雖然彌撒圓小, 但是焦平面更遠,從而導致彌撒圓反而大了。


即 焦距小,焦平面 距離近。 焦距大,焦平面距離遠。


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