Как видите, между форматом фотоаппарата и величиной фокусного расстояния объектива имеется связь: чем больше формат фотоаппарата, тем больше и фокусное расстояние установленного на нем объектива. Можно также обнаружить, что связь эта закономерна и что фокусное расстояние объектива обычно равно или близко к диагонали того кадра, для которого объектив предназначен. И в самом деле диагональ кадра фотоаппарата формата 24 x 36 мм (малоформатные аппараты) равна 43,3 мм и фокусное расстояние объективов таких фотоаппаратов обычно находится в пределах от 4 до 5 см. Диагональ кадра 6 x 9 см равна 10,8 см и объективы у таких фотоаппаратов имеют почти такое же фокусное расстояние. Чем же это объясняется?
Площадь, на которой объектив дает изображение, ограничена размерами кадра, т. е. форматом фотоаппарата.
Фотографический кадр всегда представляет собой прямоугольник или квадрат, а наибольшей линейной величиной в таких геометрических фигурах служит диагональ. Зная диагональ кадра и величину фокусного расстояния объектива, можно с помощью простого графического построения определить одно очень важное свойство объектива: под каким углом он охватывает снимаемое пространство. Для этого достаточно начертить на листе бумаги в натуральную величину прямоугольник размером с кадр, как это показано на рис. 9, и провести диагональ этого прямоугольника AB, опустить к середине диагонали перпендикуляр и, отложив на нем отрезок OC, равный фокусному расстоянию объектива, соединить точку C с концами диагонали АВ. Угол АСВ и есть искомый угол, называемый углом поля изображения.
Рис. 9. Таким построением легко определить угол поля изображения объектива
Проделав такое построение для объективов, установленных на фотоаппаратах разных форматов, можно увидеть, что угол поля изображения у всех объективов примерно одинаков и находится в пределах 40-55°. В величине этого угла и кроется секрет закономерности, о которой было сказано выше.
Опыт показал, что наиболее удобны для подавляющего большинства фотосъемок объективы, угол поля изображения которых находится в указанных выше пределах. Разница между величинами фокусных расстояний объективов различных по формату фотоаппаратов объясняется не чем иным, как стремлением конструкторов сохранить у всех фотоаппаратов один и тот же наиболее удобный угол поля изображения. Объективы с таким углом поля изображения называются нормальными. Их часто называют универсальными. Именно с такими объективами, как основными, фотоаппараты и выпускаются в свет.
Один из начинающих фотолюбителей пытался уверить другого в том, что чем больше формат фотоаппарата, тем большее пространство можно им охватить при съемке. Мне хочется предостеречь вас от такого заблуждения. Все фотоаппараты с нормальными объективами охватывают почти одинаковое пространство. Два снимка, показанных на рис. 10, это убедительно подтверждают. Один из них был сделан фотоаппаратом формата 24 x 36 мм, другой — с той же точки фотоаппаратом формата 6 x 9 см. Хотя размеры снимков и масштабы изображения на них различны, границы сфотографированного пространства у них одинаковы.
Рис. 10. Все фотоаппараты с нормальными объективами охватывают при съемке одинаковое пространство
От фокусного расстояния зависит также не менее важная техническая характеристика объектива — его светосила.
Как видите, с фокусным расстоянием связаны очень важные свойства объектива. Не случайно величину его всегда обозначают на оправе объектива. Но, выбирая фотоаппарат, менее всего следует руководствоваться величиной фокусного расстояния его объектива. Вы уже знаете, что фокусное расстояние основного объектива наилучшим образом согласовано с форматом кадра и подобрано в соответствии с наиболее удобным углом поля изображения. Выбирать аппарат по величине фокусного расстояния объектива было бы бесполезным занятием, но знать это расстояние и его практическое значение важно.
Каждый, кто собирается купить фотоаппарат, первым делом осведомляется о светосиле его объектива. Светосила едва ли не самая важная техническая характеристика объектива. Это мера его световых возможностей. Чем больше светосила, тем короче может быть выдержка при съемке. Высокая светосила облегчает съемку быстро движущихся объектов и спортивных моментов, требующих коротких выдержек. Она расширяет возможности съемки в слабо освещенных помещениях, в сумерках, в театрах, в спортивных залах, в ночное время, с экранов кино и телевизоров.
На первый взгляд кажется, что светосила зависит только от размеров объектива, точнее — от диаметра его линз. Понятно, что чем больше диаметр линз объектива, тем больше света он пропускает. Однако было бы ошибкой думать, что дело заключается только в этом. На рис. 11 показаны два объектива: «Индустар-24» и «Индустар-22». Какой из них имеет большую светосилу? Неискушенный человек, вероятно, ответил бы, что тот, который больше. И хотя это кажется очевидным, светосила у этих двух объективов совершенно одинакова. Объясняется это тем, что светосила объектива зависит не только от диаметра его линз, но и от величины фокусного расстояния.
Рис. 11. Светосила у этих двух объективов одинаковая
На оправах объективов светосила обозначается весьма условно, в виде отношения двух чисел, из коих первое всегда единица. Например: 1:2 или 1:3,5 и т. д. Смысл этого обозначения в следующем: за единицу принят диаметр действующего отверстия объектива, т. е. отверстия, пропускающего свет. Обычно величина этого отверстия равна или очень близка к величине передней линзы объектива. Правая же часть отношения показывает, во сколько раз диаметр этого отверстия меньше фокусного расстояния объектива. В целом же обозначение выражает так называемое относительное отверстие объектива.
Рис. 12. Относительное отверстие показывает, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше его действующего отверстия
Наглядное представление об относительном отверстии дает рис. 12. В левой его части показано, какое относительное отверстие у объектива «Индустар-22» с фокусным расстоянием 5 см, установленного на фотоаппарате «Зоркий». Как видно из рисунка, диаметр действующего отверстия этого объектива в три с половиной раза меньше его фокусного расстояния. Его относительное отверстие 1:3,5. В правой части рисунка дана такая же схема для объектива, установленного на фотоаппарате «Любитель-2», фокусное расстояние которого в четыре с половиной раза больше диаметра его действующего отверстия. Его относительное отверстие 1:4,5.
Вернувшись теперь к предыдущему рисунку, легко понять, почему, несмотря на разную величину двух показанных на нем объективов, светосила этих объективов одинаковая: у них одинаковые относительные отверстия.
Величину относительного отверстия можно выразить в виде дроби, т. е. вместо 1:3,5 написать 1/3,5, и тогда станет ясно, что чем меньше знаменатель дроби, тем относительное отверстие, а следовательно, и светосила объектива больше, так как больше сама величина дроби.
Попробуем теперь сравнить, во сколько раз светосила объектива с относительным отверстием 1:2 больше, чем у объектива с относительным отверстием 1:4. На первый взгляд может показаться, что для этого следует разделить большую из этих величин на меньшую, т. е. 1/2 : 1/4. Однако такое решение грубо ошибочно. Ответ при этом будет равен двум, между тем светосила первого из объективов больше, чем второго, не в два, а в четыре раза.
Чем же это объясняется? Вспомним кое-что из элементарного курса геометрии и физики, и все станет ясно.
Количество света, проходящего через объектив, зависит от площади действующего отверстия объектива. Последнее имеет форму круга, а площади кругов, как известно из геометрии, относятся, как квадраты их диаметров. Следовательно, количество света, проходящего через объектив, пропорционально квадрату диаметра его действующего отверстия.
Таким образом, если диаметр действующего отверстия одного объектива вдвое больше, чем другого, то при одинаковом фокусном расстоянии обоих объективов светосила первого больше, чем второго, не в 2 раза, а в 22, т. е. в 4 раза.
Это наглядно подтверждает рис. 13. На нем изображены два объектива, причем диаметр одного вдвое больше, чем другого. Нетрудно видеть, что квадрат диаметра первого объектива по площади в четыре раза больше, чем второго.
