萤石,你把镜头怎么了

标签: 物理 原创 摄影 萤石 镜头 | 发表时间:2011-08-18 04:10 | 作者:科学松鼠会 yu
出处:http://songshuhui.net

作者:田小森
萤石.JPG 在摄影这个圈子里有这样一句名言,叫做:“吸毒毁一生,摄影穷三代。”造就这句名言的不仅仅是价格不菲的高端机身,机身上的“眼睛”们也为此做着举足轻重的贡献。但凡中意过摄影的人都知道,要想拍出好的照片,那就首先得遵循着中国的一句“工欲善其事,必先利其器”的古训来置办自己的装备。在必须的全画幅的机身之后,满足各焦段的镜头开始粉墨登场尽逐芳艳。

对于佳能的用户来说,一枚拥有“L”标记的头,已是画质的代名词。这其间又不乏出现“UD”、“super UD”这样高级的专业名词,而当镜头描述介绍中出现此镜头中采用萤石镜片时,它的光芒就立马如同太阳般照耀了每一位苛求画质的摄影人的内心深处。于是有诗咏道:“镜头啊,你离开了萤石将变得黯然失色,色彩啊,只能在萤石的光辉下才能卓现眼前。”

且说萤石,不过是在自然界中常见的矿物:它又称氟石,英文名为Fluorite,其主要成分是氟化钙(CaF2),是一种常见的卤化物。萤石在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光,它的名字也就是根据这个特点而来。自然界中的萤石一般呈粒状或块状,具有玻璃光泽,常显鲜艳的颜色,硬度比小刀低。它通常含杂质较多,Ca常被Y和Ce等稀土元素替代,此外还含有少量的Fe2O3 ,SiO2和微量的Cl,He等。它还可以用于制备氟化氢:CaF2 + H2SO4 = CaSO4+ 2HF↑。萤石其光性特征为均质性,它和光学玻璃相比,有低折射率,低色散等优点。恰好是它低折射率和低色散的优点让它在光学元件这一领域有了先天的优势。

说到低折射率和低色散,我们可以做一个相关的演示。

当我们提供两束相同的平行光线通过不同的镜片后聚焦,A组为一般光学镜片,B组为萤石晶体镜片。那么在我们的实验中,能见到以下的实验现象:
光透.JPG

A组中的光线在透过一般光学镜片后,各色可见光产生不同的曲折角度,可见光两端的红光和紫光分别聚焦于实际聚焦面前后不同的位置上。红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫在两聚焦点之间呈连续分布。

B组中的光线在透过萤石晶体镜片后,各色可见光只产生微小的曲折角度,使得可见光两端的红光和紫光于仅偏离焦平面很微小的位置上聚焦。

A组的效果着实让人觉得难受,好好的光线怎么在透过镜片后就发生了色偏呢?你一片萤石怎么就做到色彩还原了呢?

这当然要归结与萤石本身低色散的特性。光线进入一般光学镜片后,由于各色可见光波长的不同,在透镜中传播的速度也不同,因此曲折的角度也不同。这就使得原来复合的白光中的各色可见光无法在同一焦平面聚焦。而光线在进入萤石晶体镜片后,虽然入射光中的各色可见光的波长依然不变,但由于萤石本身有低色散的特性,光线在透过镜片后只产生微小的曲折角度,这就使得可见光带可以在仅偏离焦平面很微小的位置上聚焦。

光透2.jpg

于是为了保证低色散所带来的优质成像,萤石成为了很好的光学材料。

萤石在自然界中的储量很高,也是一种常见的矿物,它常用于诸如:炼钢、铝生产用的熔剂,制造乳白玻璃、搪瓷制品等等,我国的萤石储量就占全世界储量的35%左右。那么它的储量很高又用于诸多的用途,为什么不开发其作为一种常见的光学元件呢?

这得考虑到光学元件的超高要求,虽然我们前面说到过,萤石在自然界中的存量很高,但是由于它的钙离子容易被一些其他的阳离子替代,而且萤石中所含的杂质含量很高,很难找到极为纯净的萤石。加之萤石有一种类似云母的性质,就是晶体在受到外力作用时会沿着晶体内部的脆弱面裂开,此面为萤石晶体结构而天然产生的相对脆弱面。极为恶劣的是它还对热敏感,所以想要找到天然的光学级别的萤石那真的是难之又难。

但是在萤石极为具有诱惑力的光学特性面前,每一个力求画质的摄影师都无法将其轻易放弃。那么,器材厂商也绝不会轻易放弃的,自1800年首次使用萤石作为光学元件以来,各大镜头制造厂商在普及萤石这条路上也是走得相当的艰难,直到20世纪60年代末,佳能掌握了生产大片人造萤石镜片的技术,并于1969年大量推出两款萤石镜头:FL-F300 F5.6和FL-F500 F5.6,后在1973年,又推出了FL300 F2.8萤石镜头。这两支镜头在当时都引起了不小的轰动。

可惜的是我们始终无法在很多的镜头上看见萤石的身影,目前为止它依然只出现在昂贵的长焦段镜头之中(焦距约长,越容易引起色散)。当然随着技术的发展,超低色散镜片的使用也大大降低了镜片的色散现象,虽然体积上会比萤石大上一些,但其成像效果已是日趋萤石之水平。
所以,对于更多的摄影人而言,顶礼仰望那块在物理性质上不太靠谱的萤石还真不如期待新型光学材料的诞生。

编者按:本篇是来自松鼠会公共邮箱的外部投稿。科学松鼠会非常欢迎自然科学相关的各种科普投稿。我们将会在审稿后择优发表。

投稿方法:
去松鼠会论坛的“松鼠学堂”版面注册发帖,注意需选择“群博投稿”这一发帖选项。

相关 [萤石 镜头] 推荐:

萤石,你把镜头怎么了

- yu - 科学松鼠会
在摄影这个圈子里有这样一句名言,叫做:“吸毒毁一生,摄影穷三代. ”造就这句名言的不仅仅是价格不菲的高端机身,机身上的“眼睛”们也为此做着举足轻重的贡献. 但凡中意过摄影的人都知道,要想拍出好的照片,那就首先得遵循着中国的一句“工欲善其事,必先利其器”的古训来置办自己的装备. 在必须的全画幅的机身之后,满足各焦段的镜头开始粉墨登场尽逐芳艳.

上镜头性

- Ray - talich闲侃
到 1992 年竞选时,Bill Clinton 已经是很成功的政客了,但是,还是找了专业人士来研究如何提高他在公共场合的个人魅力. 一个建议是,在 town-hall meeting 这样有一对一问答的场合,Clinton 不仅要转向提问人,还应该有意无意的走近那人,这种小动作,会极大的提高他的亲和力.

佳能镜头杯

- Ian - 设计|生活|发现新鲜
常 言说“摄影穷三代,单反毁一生”. 作为一个骨灰级的单反迷,单反对他们来说只是摄影吗. 水是生命之 源,所以单反迷要用——单反镜头来喝水. 哈哈~这款100%超仿真镜头杯毫无破绽,以1:1的比例制成,包括光圈等各个细节都一摸一样. 香港Homade正品镜头杯,我们的官方网店 since1984.shop 有售..

镜头下的铅笔画

- chao - 译言-每日精品译文推荐
来源Ben Heine – Pencil Vs Camera.   Ben Heine是一个天才的插图画家和摄影师,他在进行一个令人拍案叫绝的项目,名叫“镜头下的铅笔画”. '他创造性地把艺术场景与铅笔画在同一个场景内结合起来. 通过画与背景线条的精准匹配,他为观察者创造了强烈的透视效果.

爷抢的就是镜头(18P)

- rokeyhu - 掘图志
绿霸认证图片,如有漏网之图,纯属意外2009-04-17大杂烩(18P). 已有 10 人发表评论,猛击这里参与讨论. © 2007-2009 掘图志 | 订阅 | 本文链接 | 投稿 | 娱乐论坛 | twitter | 乐果冲钻特价.

花瓣式遮光罩+镜头盖

- Greendamn - YesKafei Daily
生活中有很多DIY能手,他们总是对使用不方便的东西加以改造. 但其中的多数简陋,仅为实用,不过又有一些人完善了自己的智慧. 镜头盖和遮光罩是两个可爱的东西,但伺候他们并不容易,时常会丢失镜头盖,无法调整遮光角度,以及收拾器材时手忙脚乱. 两位设计师Rhie Hyi Joong & Lee Sang Hwa,将镜头盖和遮光罩进行了改进,将他们合二为一,增加遮光罩折叠及调整角度的功能.

慢镜头下的服装模特[v]

- Erich - 煎蛋
嗯嗯这不是低俗,这是高雅的时尚服装艺术啊,至于慢镜头什么的完全是为了研究科学. 冷新闻,遮掉模特眼睛的服装秀. © 煎蛋 / 随便看看 / 图片托管于又拍网.

Marc Ribaud 镜头下的中国

- 国铸 - 东西
Marc Ribaud是一名法国摄影师,以其对东方世界的广泛报道而广为人知,其中包括:中国的三面旗帜、直面北越南、中国印象,以及他最新的作品:在中国. Riboud在法国里昂出生,也是在那里上的高中,并在1937年拍摄了第一幅照片. 1943年至1945年间的法国保卫战中他是一名积极分子,之后在1945年到1948年在中央理工学院学习机械工程学.

iPhone用单反镜头转接环:iPhone SLR Mount

- Summer - 爱…稀奇~{新鲜:科技:创意:有趣}
必须承认,接下来爱稀奇要介绍的将是一款装X圣物,它能让你和你的iPhone牛X轰轰到战斗力破表,其闪光弹指数能让周围一公里范围内的卢瑟们瞬间致盲:. 来自已经出品了好多古怪相机附件的Photojojo公司的创意,iPhone用单反镜头转接环(iPhone SLR Mount),简单地说,就是能让你把自家的单反镜头(从最基本的18-55毫米镜头,到各种彪悍的大炮.

慢镜头中人们暴走的模样[v]

- Summer - 煎蛋
@oioi:我才知道,传说中的抖奶就出自这里. 这似乎是一个非正式的MV,用的是我最喜欢的JazzyHipHop ,在悠扬的音乐和肥厚的鼓点之下,镜头中跑来了一些暴走人本人民,在慢镜头的作用之下,他们呈现出一种近乎纽约的姿态. 岁月如刀,名人们也一样[23p]. © 煎蛋 / 随便看看 / 图片托管于又拍网.