Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Волны и оптика → Оптические приборы ↓


Камера и принцип ее работы


Камера - это увлекательное оптическое устройство, используемое для захвата неподвижных фотографий и видео. Понимание того, как работает камера, включает в себя изучение принципов оптики, отрасли физики, которая занимается поведением и свойствами света. В этом обширном руководстве мы подробно обсудим функционирование камеры и основные принципы оптики.

Основная структура камеры

Камера состоит из нескольких основных компонентов:

  • Объектив: Объектив камеры важен для фокусировки света на сенсоре или плёнке. Объектив обычно изготовлен из стекла или пластика и может быть фиксированным или регулируемым, что позволяет задавать различные диапазоны фокусировки.
  • Апертура: Апертура - это регулируемое отверстие в объективе камеры, которое контролирует количество света, поступающего в камеру. Оно похоже на зрачок человеческого глаза.
  • Затвор: Затвор - это механизм, который открывается и закрывается для контроля продолжительности воздействия света на сенсор.
  • Светочувствительный датчик: Современные цифровые камеры используют светочувствительный датчик, такой как ПЗС (прибор с зарядовой связью) или КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник), чтобы захватывать свет и конвертировать его в цифровые данные.
  • Видоискатель: Видоискатель - это оптический компонент, позволяющий фотографу видеть захватываемую сцену.

Рабочий принцип камеры

1. Захват света

Основная функция камеры - захватить свет с сцены. Если сказать просто, камера похожа на человеческий глаз. Она собирает свет через свой объектив, который затем сходится и формирует изображение на восприимчивой поверхности, такой как фотоплёнка или цифровой сенсор.

2. Функциональность объектива

Объективы камеры - это коллекция простых линз, которые работают вместе как единое оптическое устройство, сгибая световые лучи и фокусируя их на сенсоре. Когда свет проходит сквозь объектив, происходит преломление, т.е. изгиб световых лучей. Этот процесс необходим для того, чтобы сфокусировать как можно больше света на определённую область, формируя чёткое изображение.

3. Фокусировка

Фокусировка - это настройка расстояния между объективом и сенсором, чтобы изображение было чётким и резким. Этот процесс необходим, потому что свет, испускаемый с различных расстояний, должен правильно сходиться для формирования чёткого изображения. Камеры используют механизмы, такие как автофокус, чтобы помочь в этом.

4. Экспозиция

Апертура и затвор работают вместе, чтобы контролировать экспозицию фотографии:

  • Апертура установлена на определённый размер, который влияет на количество света, попадающего внутрь. Большая апертура пропускает больше света, что полезно в тёмных условиях, в то время как меньшая апертура полезна в ярких условиях.
  • Скорость затвора определяет длительность воздействия света на сенсор. Быстрые скорости затвора могут зафиксировать быстро движущиеся объекты, а медленные скорости затвора часто используются для захвата размытости движения или в условиях слабого освещения.
Экспозиция = Апертура * Скорость затвора

5. Захват изображения

После того как свет правильно сфокусирован и выставлен, он попадает на светочувствительный датчик, который является компонентом, превращающим входящий свет в электронные сигналы. Эти сигналы обрабатываются для создания цифровой фотографии.

Понимание света и оптики

Наука об оптике фокусируется на изучении света, который может пониматься как волны или частицы (фотоны). В контексте камер особенно важны волновые свойства света.

Отражение

Отражение - это изменение направления светового луча, попадающего на поверхность. Оно подчиняется закону отражения, который гласит, что угол падения равен углу отражения. Камеры часто включают отражающие элементы, такие как зеркала, особенно зеркальные фотоаппараты, чтобы направлять свет к видоискателю.

Угол падения = Угол отражения

Преломление

Преломление - это изгиб световых лучей, когда они проходят через различные среды. Оно описывается законом Снелла:

n₁ * sin(θ₁) = n₂ * sin(θ₂)

Где n₁ и n₂ - показатели преломления соответствующих сред, а θ₁ и θ₂ - углы падения и преломления соответственно. Объективы в камерах используют преломление для фокусировки световых лучей на светочувствительный датчик.

Пример: линзы, фокусирующие свет

На рисунке выше выпуклая линза фокусирует входящие лучи света в точку на другой стороне. Таким образом, линза помогает формировать чёткое изображение на сенсоре камеры.

Дифракция

Дифракция - это изгиб и рассеивание световых волн при прохождении через острые края или узкие отверстия. Хотя обычно это незначительный фактор в стандартных условиях освещения, дифракция может повлиять на качество изображения при малых апертурах, вызывая некоторую потерю резкости.

Сфокусированные на практические функции камеры

Зум и фокусное расстояние

Функция зума в камере достигается изменением фокусного расстояния объектива. Фокусное расстояние определяет угол обзора и увеличение объектива. Более короткие фокусные فاصی


Десятый класс → 4.4.4


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (4.4.3)
Человеческий глаз и дефекты зрения
Следующий (5) →
Электричество и магнетизм

Комментарии 



Камера и принцип ее работы

https://www.physicsflow.com/g10/4.4.4?pfal=ru