Ver por ejemplo esta foto:
Según mi experiencia, cuanto más larga sea la exposición, más fuerte se puede observar este efecto. ¿Es esto correcto? ¿Hay otros factores que influyen en la creación de estas estrellas (por cierto, ¿hay una palabra mejor para decirlo?) ¿Y qué sucede técnicamente exactamente?
long-exposure
light
optics
eWolf
fuente
fuente
Respuestas:
Este parece ser un hermoso ejemplo de difracción de Fraunhofer . Se debe a la naturaleza ondulatoria de la luz. El efecto depende de la longitud de onda (es decir, el color). Es más pronunciado cuando la luz brillante desde una distancia prácticamente infinita pasa a través de rendijas estrechas, haciendo que la luz se extienda perpendicularmente a las rendijas. Esto extiende un haz de luz puntual en un par de rayas.
El uso de una abertura pequeña crea situaciones de hendidura en las esquinas formadas por cuchillas adyacentes. Por lo tanto, cuando tiene una combinación de fuentes de luz monocromáticas relativamente intensas, puntuales en la imagen y una apertura estrecha, debería ver una raya (del mismo color) que emana de los puntos en dos direcciones perpendiculares a las cuchillas. Cuando su diafragma está formado por hojas rectas, esto hará que haya el doblerayas como cuchillas. Sin embargo, las rayas de las cuchillas paralelas coincidirán. Por lo tanto, para un diafragma con un número impar de cuchillas (donde no hay dos cuchillas paralelas) habrá dos veces más rayas radiales que cuchillas, pero para un diafragma con un número par de cuchillas (donde las cuchillas opuestas son paralelas) las rayas se superponen en pares, dando el mismo número de rayas que las cuchillas ( pero cada raya es el doble de brillante ).
Un ejemplo clásico se muestra en la primera imagen del artículo de Wikipedia sobre difracción , para la difracción de Fraunhofer a través de una abertura cuadrada. Ves cuatro rayas bien definidas.
La teoría se explica más aquí . Esta explicación fue publicada en 1967 por CA Padgham . Ken Rockwell lo menciona en su discusión sobre el bokeh .
Deberíamos esperar que siempre haya una cierta cantidad de difracción. Por lo general, es leve y promediada en la mayoría de las imágenes: solo contribuye una pequeña cantidad a la falta de definición que está presente en cualquier imagen cuando se mira lo suficientemente de cerca. Solo en las imágenes que reúnen varios factores: puntos de luz monocromática intensa, pequeñas aberturas, cuchillas de diafragma rectas, se volverá prominente. Esta información muestra cómo puede hacer que las estrellas sean más prominentes o cómo puede suprimirlas, alterando estos factores para su exposición (en la medida de lo posible).
Finalmente, la duración de la exposición está relacionada con la ocurrencia de este efecto, como ha observado, pero solo porque las exposiciones con puntos de luz brillantes casi siempre son mucho más largas de lo necesario para registrar las luces: está tratando de ver el resto de la escena, que es mucho más oscura. El brillo de las rayas de difracción disminuye tan rápidamente lejos de sus fuentes que si usa una exposición lo suficientemente corta como para exponer adecuadamente las luces, las rayas serían prácticamente invisibles. Por ejemplo, hay fuentes de luz más tenues pero aún prominentes en su fondo: se ven como ventanas en la distancia lejana. Ellos también deben tener sus propias rayas, pero esas rayas son demasiado tenues para ver. (El filtrado de software apropiado podría sacarlos a la luz).
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Se debe a la difracción en la que las hojas de apertura se encuentran como lo indican John y Pearsonartphoto. ¡Es una buena manera de probar cuántas cuchillas de apertura tiene!
Para responder a su segunda pregunta, la duración de la exposición no afecta directamente el efecto. Hay dos factores principales, el primero es el tamaño de la abertura (debe ser pequeño) y las exposiciones largas tienden a ir con una abertura pequeña. El segundo factor es que debes disparar a la fuente de luz. Esto tiende a suceder solo de noche con luz artificial, por lo que nuevamente las personas tienden a terminar usando exposiciones prolongadas.
Aquí hay un ejemplo (¡no mío!) Del efecto con una exposición muy corta para demostrar el punto:
(c) photogeek133
Ok, mentí, fue una exposición prolongada con destellos en movimiento configurados para luz estroboscópica, pero cada luz estuvo encendida por un período muy breve. Los otros dos ingredientes: disparar a las luces estroboscópicas y una pequeña apertura (f / 14) son los que producen los patrones de estrellas.
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Lo que está viendo es el resultado de la forma de la apertura de su cámara. Si coloca, por ejemplo, una forma de corazón u otro "filtro" en la parte frontal de su cámara, vería una forma diferente en lugar de esas luces.
Es casi correcto en su suposición de que cuanto más larga sea la exposición, más fuerte se puede observar este efecto. Lo que realmente está sucediendo es que cuanto menor sea su apertura, más aparecerá este efecto.
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Hay filtros, luz de estrellas, diseñados para hacer esto, pero sin un filtro, el efecto generalmente se ve con aperturas más ajustadas en lentes que tienen hojas de apertura más rectas. Cuanto más rectas son las cuchillas, más pronunciado es el efecto.
Entonces, lo que está sucediendo es que estas fuentes de luz brillante y estacionaria están doblando su luz por la abertura de su lente y el patrón de estrella se está creando por los puntos afilados que están definidos por el hexágono de las seis hojas de su abertura. Notarás que los rayos de las estrellas van en la misma dirección para las luces, eso se debe a las hojas de apertura.
Por cierto, me gusta el tiro.
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¿Por qué las fuentes de luz aparecen como estrellas a veces? Bueno, cambié mi opinión y comparto ahora la prevaleciente de que las estrellas provienen de los efectos de difracción. El argumento más fuerte para favorecer la difracción sobre la reflexión proviene de las propiedades de simetría del patrón de estrella, es decir, si N es impar, entonces las hojas de iris N generan 2 * N espigas.
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Creo que encontrará la respuesta a sus preguntas en http://www.stfmc.de/misc/diffcontrarefl/tlf.html
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Esta no es una respuesta verdadera, sino una expansión en el cálculo de patrones de difracción a partir de la respuesta de @ whuber .
Primero, tenemos la integral de difracción. La función U p describe la amplitud compleja en el plano de observación a una distancia ( x p , y p ) del eje óptico y una distancia L z de la fuente (algún tipo de objeto difractivo, por ejemplo, agujero de alfiler, apertura de cámara, etc. ) U s es una función que describe la amplitud compleja en el plano fuente; para un pinhole extremadamente pequeño, podría usar una función dirac delta . La tercera variable en U s es 0 porque, por conveniencia, decimos que el objeto difractivo es el origen del sistema de coordenadas. Las variables x se y s en sus argumentos mantiene el hecho de que el objeto puede tener algún tamaño en el plano x – y .
Puede que esto no se vea como una integral tan horrible, pero k y r sp son ambas notaciones para algo más grande:
Integrar una función con un radical con términos cuadrados tanto en el numerador de e como en el denominador es una integral muy desagradable.
Uno simplifica la integral al eliminar las raíces cuadradas utilizando la representación de la serie binomial y truncando los términos de orden superior. La integral Fraunhofer se cumple cuando uno necesita 2 términos; la integral de Fresnel es para cuando uno necesita 3 términos. Hay algo de nuanuce en la prueba de eso, pero está fuera del alcance de esto.
Cuando comenzamos a manipular estas cosas para obtener las integrales de difracción de Fresnel y Fraunhofer, obtenemos tres cantidades.
Si Nfd * ( θ d ) 2 << 1, la integral de Fresnel es válida. Si eso es cierto y Nfs << 1, la integral Fraunhofer es válida.
Las dos integrales son:
Fresnel:
Fraunhofer:
dónde
y ν x y ν y son el tamaño de la fuente en una dimensión dada dividida por la longitud de onda de la luz multiplicada por la distancia a la fuente. Normalmente se escribiría ν s = d / ( λx s ).
Para responder a la pregunta de @ whuber sobre por qué puede necesitar uno u otro, a pesar de lo que dice Wikipedia, requiere un poco de reflexión.
El comentario "en el plano focal de una lente de imagen ..." probablemente se extrae de un libro de texto, y la implicación es que la fuente de la difracción (es decir, el orificio, la hendidura, lo que sea) estas ecuaciones son agnósticas en cuanto a la geometría de la fuente) está muy lejos. Desafortunadamente, la lente no solo podría estar a una distancia y más cerca de lo que permite la integral Fraunhofer, sino que la difracción también se origina dentro del sistema de lentes para una cámara.
El modelo correcto para la difracción de la apertura de una cámara es una apertura de n lados ( n es el número de hojas de apertura en la lente) iluminada por una fuente puntual en la ubicación de la cosa en la imagen que produce el patrón de estallido estelar.
Cuando los objetos están muy lejos (unos pocos metros estarían bien), las fuentes puntuales se comportan como si fueran ondas planas y las derivaciones realizadas en Wikipedia están bien.
Por ejemplo, la apertura para una lente doble gauss de 50 mm es del orden de 40 ~ 60 mm desde el plano de la imagen. Es fotografiada por un par de lentes detrás del tope físico a una distancia mayor que esa (esta es la ubicación de la pupila de salida), pero la pupila de salida no está donde está la función U s ( x s , y s , 0) ¡centrado!
Para una luz de apertura de 500 nm y un radio de 1 mm, podemos verificar si la integral Fraunhofer es válida. Es igual a (0.001) 2 / (500 * 10 -9 * 50 * 10 -3 ), o 40, que es >> 1 y la integral Fraunhofer no es válida. Para luz visible, siempre que el tope de apertura sea del orden de milímetros del detector, Nfs nunca estará cerca de 1, y mucho menos será mucho más pequeño.
Estas ecuaciones pueden diferir algo de las de Wikipedia; Haría referencia a OPT 261, Interferencia y difracción en el Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester, impartido por el profesor Vamivakas. Las ecuaciones en Óptica de Hecht deberían ser bastante similares. Las ecuaciones son para la amplitud compleja , para obtener la irradiancia (también conocida como intensidad o brillo), tomaría la magnitud al cuadrado del resultado.
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Aquí hay un ejemplo y personalmente, me encanta el efecto. Puede agregar un poco de arte a la foto como en la que vincularé.
La causa se debe a las cuchillas de apertura de mi ingenioso 50 mm.
La exposición es secundaria a las estrellas porque tengo que cerrar la apertura para no sobreexponer las fotos con todas las luces brillantes en las que estoy disparando. Si expongo solo por las luces, no veré nada más que negro en la foto donde quiero exponer el edificio.
Por lo tanto, para compensar la configuración de apertura pequeña (f / 20 en esta toma) debo aumentar mi exposición de tiempo (20 segundos) para obtener la exposición adecuada. Por lo tanto, la difracción ocurre o se amplifica enormemente a medida que aumento el número en mi apertura o la cierro para evitar la sobreexposición.
Tenga en cuenta la información exif:
https://www.flickr.com/photos/eyeinfocus/25494167814/in/album-72157661802536456/
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