แสงที่ผ่านเลนส์ (เสริม)
ว่าด้วยรังสีของแสงและภาพในทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต
สมมติให้มีแท่งที่ถูกทาด้วยสี \(4\) สีตามรูปด้านซ้ายครับ
รังสีของแสงจะกระจายออกไปทุกทิศทุกทางจากทุก ๆ จุดเล็ก ๆ ครับ
ในบรรดารังสีของแสงที่มีเป็นอนันต์นี้ มีเพียงส่วนน้อยนิดเท่านั้นที่จะเข้าสู่ตาของมนุษย์ครับ มนุษย์จะรู้ว่า 「มีแท่งอยู่」ครับ
สำหรับรังสีของแสงส่วนใหญ่ที่ไม่ได้เข้าสู่ตามนุษย์นั้น มนุษย์จะไม่รับรู้ครับ
ถ้าหากว่ามีเลนส์อยู่ รังสีของแสงที่ถูกเลนส์จับไว้จะเกิดการหักเหและเกิดเป็นภาพขึ้นครับ ถ้าหากวางฉากไว้ที่ตำแหน่งนั้น
หรือ ฟิล์มกระจก (Photographic plate) หรือ CMOS sensor
ภาพก็จะปรากฏอย่างชัดเจนครับ
เมื่อเลื่อนตำแหน่งของฉากไป ภาพก็จะเบลอครับ นี่คือที่เรียกกันเวลาถ่ายภาพว่าหลุดโฟกัสครับ
ณ ขณะนี้ มีรังสีของแสงจำนวนมากที่ไม่ถูกเลนส์จับเอาไว้ครับ
หากขยายขนาดของเลนส์ จำนวนเส้นของรังสีของแสงที่ถูกเลนส์จับเอาไว้ได้ก็จะเพิ่มขึ้นครับ
แน่นอนว่า ไม่ใช่สิ่งที่สามารถนับได้แบบเป๊ะ ๆ ว่า \(1\) เส้น \(2\) เส้น ครับ
ภาพจะยิ่งคมชัดขึ้นครับ
หากพูดในมุมกลับ กล้องที่มีเลนส์ใหญ่จะสามารถถ่ายภาพอย่างเรียบร้อยได้แม้จะเปิดรูรับแสงเป็นเวลาน้อย ๆ (shutter speed สูง) ก็ตามครับ ทำให้สามารถถ่ายภาพวัตถุเคลื่อนไหว และ สถานที่มืด ๆ ได้ครับ เวลาที่ถ่ายภาพนั้นขนาดของเลนส์เป็นเรื่องสำคัญครับ แม้ว่าความสามารถของกล้องสมาร์ตโฟนจะพัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ ในแต่ละปี แต่ก็ไม่มีทางที่จะเอาชนะความสามารถของกล้องของช่างถ่ายภาพมืออาชีพที่เลนส์มีขนาดใหญ่ได้ครับ ช่างกล้องมืออาชีพที่แบกอุปกรณ์หนัก ๆ จะไม่ตกงานครับ
แม้ว่าส่วนหนึ่งของเลนส์จะสกปรกไปก็ยังปรากฏภาพครับ แต่ภาพจะจางไปเล็กน้อยครับ เหมือนกับการปรับเพิ่มค่า f-stop number (หรือ ค่า f หรือ ค่ารูรับแสง) เวลาถ่ายภาพครับ
สมมติให้ติดตั้งรูเล็ก ๆ เข้าแทนเลนส์ครับ เป็นรูที่เล็กขนาดที่ว่าให้รังสีของแสงเพียงเส้นเดียวผ่านได้เท่านั้นครับ
(อาจจะปฏิเสธ ณ จุด ๆ นี้นะครับ) ไม่ใช่สิ่งที่จะสามารถนับได้อย่างเป๊ะ ๆ ว่า \(1\) เส้น \(2\) เส้น ครับ
คือกล้องรูเข็ม (pinhole camera) ครับ
เนื่องจากจำนวนของรังสีของแสงน้อย ทำให้ภาพปรากฏขึ้นอย่างจาง ๆ เท่านั้นครับ เพื่อจะทำให้สีชัดขึ้น จำเป็นจะต้องให้ถูกแสงเป็นเวลานานครับ ตลอดช่วงระยะเวลานั้น วัตถุที่ถูกถ่ายจะขยับไม่ได้ครับ นั่นคือไม่สามารถถ่ายวัตถุที่เคลื่อนที่ได้ครับ วัตถุที่มืดก็ไม่สามารถถ่ายได้ครับ ในอดีตกาลนั้น การถ่ายภาพเป็นแบบนี้ครับ
ทีนี้ แม้ว่าจะขยับตำแหน่งของฉาก
หรือ ฟิล์มกระจก (Photographic plate)
ก็ยังปรากฏภาพขึ้นครับ เพราะว่าภาพไม่ได้เกิดจากการตีบรังสีของแสงเป็นมัด ๆ เข้าด้วยกัน แต่เกิดจากรังสีของแสงสีละ \(1\) เส้นเท่านั้น จึงไม่มีการผสมสีเกิดขึ้นครับ
แม้ว่ากล้องรูเข็มจะมีข้อเสียตรงที่ ต้องรับแสงเป็นระยะเวลานาน (shutter speed ต่ำ) แต่ก็มีข้อดีตรงที่ไม่มีการหลุดโฟกัสครับ
ถ้ารูมีขนาดใหญ่ขึ้นอีกเล็กน้อย ทำให้มีรังสีของแสงแต่ละสีอย่างละ \(2\) เส้นผ่านไปได้ จะเกิดการผสมสีขึ้นและภาพก็จะไม่ปรากฏอย่างชัดเจนครับ
ด้วยเหตุนี้ รูของกล้องรูเข็มจึงยิ่งเล็กยิ่งดีครับ แม้ว่าจะกล่าวเช่นนั้น แต่หากเล็กเกินไป ทีนี้ก็จะเกิดปัญหา การเลี้ยวเบน ขึ้นได้ครับ ในทางปฏิบัติ ดูเหมือนว่าที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.1~0.5 mm จะกำลังดีครับ เพราะว่าภาพจะเกิดเมื่อรูมีขนาดเล็ก ๆ นั่นเองครับ
・
・
・
อารมณ์ประมาณนี้ครับ พอจะเข้าใจวิธีการคิดเกี่ยวกับ รังสีของแสง และ ภาพ ในทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตไหมครับ
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น