¿Qué aparecería en una película polaroid expuesta sin lente?

Imagina mirar la pared opuesta al televisor. ¿Proyectaría el televisor una imagen nítida en esa pared? ¿O incluso uno borroso? No. La pared estaría bastante uniformemente iluminada por la luz proveniente del televisor. Si sostuvieras un trozo de papel fotográfico frente a la pared, no habría ninguna diferencia.

Esto se debe a que la luz del televisor no es direccional . Cada píxel es como una bombilla en miniatura que envía luz en todas las direcciones frente al televisor. Por lo tanto, si piensa en un solo punto en la pared (¡o en la película!), es golpeado por alguna luz emitida por cada punto en el televisor, básicamente recibiendo el promedio de los colores en la imagen que se muestra.

Ahora, lo que nos gustaría hacer es forzar de alguna manera la luz de un punto en el televisor para que solo ilumine el punto correspondiente en la pared. La forma más elemental de asegurar esto sería sostener un gran trozo de cartón en el medio de la habitación, con un pequeño agujero en el centro. ¿Qué pasaría entonces? El cartón bloquearía casi toda la luz para que no incida en la pared, pero para cada punto de la imagen de televisión, una pequeña porción de la pared sería visible a través del orificio e iluminada por ese punto exacto.

Lo que acabamos de inventar se llama cámara oscura , también conocida como cámara estenopeica . Puede tomar una caja de zapatos, pegar un trozo de película fotográfica en una de las paredes internas, perforar un agujero de alfiler en la pared opuesta y tener una cámara extremadamente primitiva pero funcional.

Entonces, ¿cuál es el punto de lentes caros? El problema principal es que solo una pequeña cantidad de luz atraviesa ese pequeño pinchazo. Por lo tanto, incluso en un día soleado y con una película sensible, necesitaría exposiciones muy largas para obtener algo parecido a una imagen bien expuesta. Si ampliara el agujero de alfiler, pasaría más luz, pero la imagen se volvería más borrosa. Lo que básicamente hacen los lentes es permitir una apertura más grande, con más luz que pasa, pero aún enfocando la luz desde un solo punto en el sujeto a un solo punto en la película (o pantalla plateada o sensor). Lo logran mediante la aplicación inteligente de las leyes de la óptica (especialmente la ley de Snell ) y la geometría.

Otro problema con las aperturas muy pequeñas (como se llama el agujero que deja entrar la luz en una cámara) es la difracción . Las ondas de luz que viajan muy cerca de un borde afilado se doblan hasta cierto punto cuando pasan por el borde. En fotografía, esto da como resultado una cierta cantidad de borrosidad en la imagen. Cuanto mayor sea la apertura, menor será el porcentaje de luz que se difracta porque la mayor parte de la luz no pasa muy cerca de los bordes de la apertura.

¿Cómo se relaciona el enfoque con todo esto? ¿Recuerdas cuando dije que, como un agujero de alfiler, las lentes aún proyectan un punto en el sujeto a un punto en la imagen resultante? No fui del todo sincero. La cuestión es que, con cualquier apertura no infinitesimal realista, solo la luz que se origina desde una cierta distancia en la escena tendrá esa correspondencia punto a punto, y las imágenes de los puntos más cercanos o más alejados de la cámara se volverán más borrosas. Al cambiar la distancia entre la lente y la película, puede cambiar qué parte de la escena se proyecta nítidamente, es decir, enfocada . Cuanto mayor sea la apertura, más superficial se vuelve la parte de la escena que se puede decir que es razonablemente nítida.

Para algunas demostraciones muy buenas de los conceptos anteriores, recomiendo echar un vistazo a los subprogramas Flash proporcionados como material complementario del curso de fotografía digital CS178 de Stanford .

La película estaría expuesta uniformemente o casi uniformemente como blanca si la expusiera con un televisor en la esquina de la habitación porque la luz de cada parte del televisor irradia hacia afuera y golpea todas las partes de la película en diversos grados de intensidad (basado en el ángulo de la fuente de luz).

Directamente en el televisor, aún no sería particularmente nítido porque todavía habría espacio en el vidrio para que la luz divergiera de la fuente, pero podría distinguir la imagen probablemente porque la luz de un lado de la imagen no podría extenderse lo suficiente como para llegar al otro lado. Tendría que tener cuidado de no sobreexponerlo, pero probablemente obtendría una imagen reconocible, aunque un poco borrosa.

El objetivo de una lente es tomar la luz que entra desde una variedad de ángulos desde un punto en particular y resolverlo todo en un punto enfocado. De esta manera, un campo de luz se resuelve en una imagen. Un campo de luz son todos los diferentes rayos que van en todas las diferentes direcciones desde todas las fuentes de luz en la habitación. Una imagen es la resolución de ese campo de luz en un plano de imagen fijo de un tamaño fijo con la imagen enfocada de tal manera que todos los rayos convergen en un solo punto (o al menos los rayos que ingresan al elemento frontal en un ángulo que la lente puede). resolver).

En esta imagen, las líneas azules son la luz proveniente de un píxel en un lado del televisor y las líneas rojas son un píxel en el otro lado. Las líneas sólidas muestran que la luz se apaga en toda la habitación y las líneas punteadas muestran la parte de la luz que llega al elemento frontal de la lente. Luego, la lente cambia la dirección de esos rayos para que converjan nuevamente en la película o el sensor como un solo punto que está en el lado opuesto de la fuente (es por eso que la imagen se voltea al atravesar una lente).