Veja, por exemplo, esta foto:
Pela minha experiência, quanto maior a exposição, mais forte esse efeito pode ser observado. Isso está correto? Existem outros fatores que influenciam a criação dessas estrelas (a propósito, existe uma palavra melhor para isso?) E o que exatamente acontece tecnicamente?
long-exposure
light
optics
eWolf
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Respostas:
Este parece ser um belo exemplo de difração de Fraunhofer . É devido à natureza das ondas da luz. O efeito depende do comprimento de onda (ou seja, a cor). É mais pronunciado quando a luz brilhante de uma distância praticamente infinita passa por fendas estreitas, fazendo com que a luz se espalhe perpendicularmente às fendas. Isso espalha um feixe de luz pontual em um par de listras.
Usar uma pequena abertura cria situações semelhantes a fendas nos cantos formados por lâminas adjacentes. Assim, quando houver uma combinação de fontes de luz monocromáticas relativamente intensas, pontuais e na abertura estreita, você verá uma faixa (da mesma cor) emanando dos pontos em duas direções perpendiculares às lâminas. Quando o seu diafragma é formado por lâminas retas, isso causa o dobroestrias como lâminas. No entanto, as faixas para lâminas paralelas coincidirão. Assim, para um diafragma com um número ímpar de lâminas (onde duas lâminas não são paralelas), haverá o dobro de faixas radiais que as lâminas, mas para um diafragma com um número par de lâminas (onde as lâminas opostas são paralelas), as faixas se sobrepõem. pares, dando o mesmo número de faixas que as lâminas ( mas cada faixa é duas vezes mais brilhante ).
Um exemplo clássico é mostrado na primeira imagem no artigo da Wikipedia sobre difração , para difração de Fraunhofer através de uma abertura quadrada. Você vê quatro faixas bem definidas.
A teoria é mais explicada aqui . Esta explicação foi publicada em 1967 por CA Padgham . Ken Rockwell menciona isso em sua discussão sobre o bokeh .
Devemos esperar que uma certa quantidade de difração esteja sempre presente. Geralmente, é leve e mediano na maioria das fotos: apenas contribui uma pequena quantidade para a desfocagem presente em qualquer imagem quando analisada com bastante atenção. Somente em imagens que reúnem vários fatores - pontos de luz monocromática intensa, pequenas aberturas, lâminas retas de diafragma - ele se tornará proeminente. Esta informação mostra como você pode tornar as estrelas mais proeminentes ou como pode suprimi-las, alterando esses fatores para sua exposição (na medida do possível).
Por fim, a duração da exposição está relacionada à ocorrência desse efeito, como você observou, mas apenas porque as exposições com pontos de luz brilhantes quase sempre são feitas muito mais do que o necessário para registrar as luzes: você está tentando ver o resto da exposição. a cena, que é muito mais escura. O brilho das faixas de difração diminui tão rapidamente das fontes que, se você usasse uma exposição suficientemente curta para expor adequadamente as próprias luzes, as faixas seriam praticamente invisíveis. Por exemplo, existem fontes de luz mais escuras, mas ainda proeminentes, em seu fundo: elas se parecem com janelas à distância. Eles também devem ter seus próprios traços, mas esses traços são muito escuros para serem vistos. (A filtragem de software apropriada pode ser capaz de trazê-los para fora.)
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É devido à difração onde as lâminas da abertura se encontram, como afirma John e Pearsonartphoto. É uma maneira elegante de testar quantas lâminas de abertura você possui!
Para responder à sua segunda pergunta, a duração da exposição não afeta diretamente o efeito. Existem dois fatores principais, o primeiro é o tamanho da abertura (ela precisa ser pequena) e as exposições longas tendem a ir com uma abertura pequena. O segundo fator é que você precisa fotografar na fonte de luz. Isso costuma acontecer apenas à noite com luz artificial, então as pessoas tendem a acabar usando exposições longas.
Aqui está um exemplo (não meu!) Do efeito com uma exposição muito curta para demonstrar o ponto:
c) fotogeek133
Ok, menti. Era uma longa exposição com flashes em movimento, mas cada luz estava acesa por um período muito breve. Os outros dois ingredientes - disparar nos estroboscópios e uma pequena abertura (f / 14) são os que estão produzindo os padrões das estrelas.
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O que você está vendo é o resultado do formato da abertura na sua câmera. Se você colocar, por exemplo, um formato de coração ou outro "filtro" na frente da câmera, verá um formato diferente no lugar dessas luzes.
Você está quase correto em seu palpite de que quanto maior a exposição, mais forte esse efeito pode ser observado. O que realmente está acontecendo é quanto menor a sua abertura, mais esse efeito aparecerá.
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Existem filtros, luz das estrelas, projetados para fazer isso, mas sem um filtro, o efeito geralmente é visto com aberturas mais apertadas em lentes com lâminas de abertura mais retas. Quanto mais retas as lâminas, mais pronunciado é o efeito.
Então, o que está acontecendo é que essas fontes de luz brilhantes e estacionárias estão tendo sua luz dobrada pela abertura da lente e o padrão de estrelas está sendo criado pelos pontos nítidos definidos pelo hexágono das seis lâminas da sua abertura. Você notará que os raios estelares estão indo na mesma direção das luzes, por causa das lâminas de abertura.
A propósito, eu gosto da foto.
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Por que as fontes de luz às vezes aparecem como estrelas? Bem, mudei de opinião e compartilho agora a predominante de que as estrelas vêm de efeitos de difração. O argumento mais forte para favorecer a difração sobre a reflexão vem das propriedades de simetria do padrão estelar, a saber, se N é ímpar, as lâminas de íris N geram 2 * N espigões.
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Acredito que você encontrará a resposta para suas perguntas em http://www.stfmc.de/misc/diffcontrarefl/tlf.html
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Esta não é uma resposta verdadeira, mas uma expansão no cálculo de padrões de difração a partir da resposta do @ whuber .
Primeiro, temos a integral de difração. A função L p descreve a amplitude do complexo no plano de observação a uma distância ( x p , y p ) a partir do eixo óptico, e uma distância L Z a partir da fonte (algum tipo de objecto de difracção, por exemplo, do furo de pino, de abertura da câmara, etc. ) U s é uma função que descreve a amplitude complexa no plano de origem; para um orifício extremamente pequeno, você pode usar uma função dirac delta . A terceira variável em U s é 0 porque por conveniência dizemos que o objeto de difracção é a origem do sistema de coordenadas. As variáveis x se y está em seus argumentos como escriturário pelo fato de que o objeto pode ter algum tamanho no plano x – y .
Isso pode não parecer uma integral tão terrível, mas k e r sp são apenas uma notação para algo maior:
Integrar uma função a um radical com termos quadrados, tanto no numerador de e quanto no denominador, é uma integral muito desagradável.
Um simplifica a integral removendo as raízes quadradas usando a representação em série binomial e truncando termos de ordem superior. A integral Fraunhofer é válida quando é necessário 2 termos; a integral de Fresnel é para quando é necessário 3 termos. Há alguma nuanuce na prova disso, mas está fora do escopo disso.
Quando começamos a manipular essas coisas para obter as integrais de difração de Fresnel e Fraunhofer, obtemos três quantidades.
Se Nfd * ( θ d ) 2 << 1, a integral de Fresnel é válida. Se isso for verdade e Nfs << 1, a integral Fraunhofer é válida.
As duas integrais são:
Fresnel:
Fraunhofer:
Onde
e ν x e ν y são o tamanho da fonte em uma dada dimensão dividido pelo comprimento de onda da luz vezes a distância para a fonte. Normalmente, seria escrito ν s = d / ( λx s ).
Para responder à pergunta do @ whuber sobre por que você pode precisar de um ou outro, apesar do que a Wikipedia afirma, requer um pouco de reflexão.
O comentário "no plano focal de uma lente de imagem ..." provavelmente é retirado de um livro didático, e a implicação é que a fonte da difração (isto é, o orifício, a fenda, o que for - essas equações são agnósticas quanto à geometria da a fonte) está muito longe. Infelizmente, não apenas a lente pode estar a uma distância e mais próxima do que a integral Fraunhofer permite, mas a difração também se origina dentro do sistema de lentes para uma câmera.
O modelo correto para difração da abertura de uma câmera é uma abertura de n lados ( n é o número de lâminas de abertura na lente) iluminado por uma fonte pontual no local da coisa na imagem que produz o padrão de explosão estelar.
Quando os objetos estão realmente distantes (alguns metros seriam bons), as fontes pontuais se comportam como se fossem ondas planas e as derivações realizadas na Wikipedia são boas.
Por exemplo, a abertura para uma lente gauss dupla de 50 mm é da ordem de 40 ~ 60 mm a partir do plano da imagem. Ele é fotografado por duas lentes atrás da parada física a uma distância maior que essa (esse é o local da pupila de saída), mas a pupila de saída não é onde as funções U s ( x s , y s , 0) estão. centrado!
Para 500 nm e uma luz de abertura com raio de 1 mm, podemos verificar se a integral Fraunhofer é válida. É igual a (0,001) 2 / (500 * 10 -9 * 50 * 10 -3 ) ou 40, que é >> 1 e a integral Fraunhofer é inválida. Para luz visível, desde que a parada de abertura seja da ordem de milímetros do detector, os Nfs nunca estarão próximos de 1, muito menos muito menores.
Essas equações podem diferir um pouco das da Wikipedia; Eu faria referência ao OPT 261, Interferência e Difração no Instituto de Ótica da Universidade de Rochester, ministrado pelo professor Vamivakas. As equações em Optics da Hecht devem ser bastante semelhantes. As equações são para a amplitude complexa ; para obter a irradiância (também conhecida como intensidade ou brilho), você levaria a magnitude ao quadrado do resultado.
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Aqui está um exemplo e, pessoalmente, eu amo o efeito. Ele pode adicionar um pouco de arte à foto, como na que irei vincular.
A causa é devido às lâminas de abertura nos meus 50mm bacanas.
A exposição é secundária às estrelas porque tenho que fechar a abertura para não superexpor as fotos com todas as luzes brilhantes em que estou fotografando. Se eu expor apenas pelas luzes, não vejo nada além de preto na foto em que quero expor o prédio.
Assim, para compensar a configuração de abertura pequena (f / 20 nesta foto), devo aumentar minha exposição no tempo (20seg) para obter a exposição adequada. Assim, a difração ocorre ou é grandemente amplificada à medida que aumenta o número da minha abertura ou a fecho para evitar a superexposição.
Observe as informações exif:
https://www.flickr.com/photos/eyeinfocus/25494167814/in/album-72157661802536456/
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