Perché una fotocamera ha un obiettivo convesso

Perché una fotocamera funzioni, servono due cose: una superficie sensibile alla luce per catturare un'immagine, e un obiettivo che piega la luce da una data scena e la proietta sulla superficie sensibile. Le prime fotocamere conosciute, note come camera obscura, non usavano obiettivi e impiegavano solo un buco in un muro, ma i risultati non erano granché. Per foto davvero ottime, servono obiettivi, e il tipo più importante presente nelle fotocamere è l'obiettivo convesso.

Come funzionano gli obiettivi

Un obiettivo è essenzialmente un oggetto trasparente fatto di vetro, plastica o altro materiale che piega la luce attraverso un processo chiamato rifrazione. Poiché possiede le caratteristiche di un'onda, la luce cambia essenzialmente velocità e direzione ogni volta che passa da un ambiente a un altro; in questo caso, dall'aria gassosa al vetro o plastica solida. La luce che passa attraverso un obiettivo si piega due volte, una quando entra nel vetro o plastica e un'altra quando esce, secondo il libro "How Everything Works".

Tipi di obiettivi

In una fotocamera, gli obiettivi hanno solitamente la forma di un disco e ogni lato può essere curvo o piatto. Con questo in mente, esistono due tipi principali di obiettivi curvi. Gli obiettivi convessi si curvano verso l'esterno, e sono quindi più spessi al centro che ai bordi. Gli obiettivi concavi, d'altra parte, si curvano verso l'interno e la parte centrale è più sottile che ai bordi, secondo il libro "The New Way Things Work". Il tipo più comune di obiettivi convessi nelle fotocamere è il biconvesso o doppio convesso, in cui entrambi i lati si curvano verso l'esterno.

Obiettivi biconvessi

Una caratteristica utile degli obiettivi biconvessi è che quando i raggi di luce passano attraverso di essi, convergono. Questo significa che la luce che passa attraverso la metà superiore è piegata verso il basso mentre quella che passa attraverso la metà inferiore è piegata verso l'alto. Questo rende un obiettivo biconvesso un tipo di lente convergente (puoi anche chiamarlo lente collettiva o positiva). Al contrario, un obiettivo concavo o biconcavo è un tipo di lente divergente. Una caratteristica curiosa degli obiettivi concavi è che fanno apparire una scena o un oggetto più piccolo all'occhio umano.

Formazione dell'immagine

La luce che passa attraverso una lente convergente deve incontrarsi a una distanza precisa dalla lente su uno schermo per formare un'immagine. Nelle fotocamere, questo schermo può essere un rullino di pellicola o un materiale sensibile alla luce simile, o nelle fotocamere digitali può rappresentare un sensore d'immagine. Non importa il mezzo in cui l'immagine è proiettata, il principio è lo stesso: la luce dalla cima di una candela accesa, per esempio, è piegata un po' verso il basso quando entra nella lente convergente, poi si piega ulteriormente verso il basso quando esce. Il risultato sullo schermo è un'immagine invertita che somiglia da vicino all'oggetto reale, resa possibile solo dall'uso di lenti convergenti come il biconvesso.

Effetto della distanza

Gli obiettivi biconvessi possono convergere la luce e formare un'immagine invertita su schermo, pellicola o sensore, ma la chiarezza e nitidezza dell'immagine risultante dipende dalla distanza tra la lente e il sensore. Se il sensore è troppo vicino alla lente, l'immagine essenzialmente non ha spazio per formarsi. Inoltre, se il sensore è troppo lontano, la luce inizia a spezzarsi prima di raggiungere il sensore. Un altro fattore è la distanza dell'oggetto dalla lente. Se questa cambia, la distanza tra la lente e il sensore deve anche cambiare per mantenere l'immagine correttamente a fuoco.

Obiettivi composti

In teoria, un obiettivo biconvesso dovrebbe essere tutto ciò che serve per catturare un'immagine. Tuttavia, nella realtà la maggior parte delle fotocamere viene con obiettivi composti per soddisfare le esigenze degli utenti moderni, secondo il libro "Encyclopedia of Twentieth-Century Photography". Quello che comunemente si chiama "obiettivo" oggi è in realtà un assemblaggio combinato di lenti concave e convesse meccanicamente calibrate per agire in concerto. La combinazione di lenti convesse e concave torna utile negli zoom che permettono sia immagini tele ristrette e ingrandite che foto grandangolari.