🚀 go-pugleaf

W dniu 10.05.2020 o 03:40, J.F. pisze:
> Dnia Sun, 10 May 2020 00:03:58 +0200, mk napisał(a):
>> W świecie fotografii (ale i wśród miłośników obserwacji kosmosu), co
>> jakiś czas powraca temat jasnych obiektywów i pytanie, czy istnieje
>> limit światłosiły.
> 
> A propos - gdzies mi mignely informacje z NASA o "solar concentrator"
> z jakims duzym wspolczynnikiem ..
> 
> https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20588573
> 
> https://www.spiedigitallibrary.org/journals/Journal-of-Photonics-for-Energy/volume-2/issue-1/025501/Thermodynamically-efficient-solar-concentrators/10.1117/1.JPE.2.025501.short?SSO=1
> 
> http://solideas.com/papers/GPS_ThermCon_SEMSC.pdf

Dzięki za materiały, w wolnej chwili poczytam... zakładam, że ów duży 
współczynnik nie będzie tak duży, by złamać II zasadę termodynamiki. :-)

>> Inne, jak American Optical 81mm f/0.38, to obiektyw do zdjęć lotniczych,
>> wszystko wskazuje na to, że wielkoformatowym, a f/0.38 jest ekwiwalentem
>> pełnej klatki, a nie rzeczywistą światłosiłą tego obiektywu.
> 
> A ten ekwiwalent to juz rzeczywisty ?

Zakładam, że nie rzeczywisty...
Tu są raptem dwie strony dokumentacji tego potwora:
https://archive.org/stream/USAF_lens_datasheets/01-Section-1#page/n24/mode/1up

Jest napisane: "relative aperture f/0.384" oraz też jest podane 
"equivalent focal length", no właśnie... "equivalent". Biorąc podany kąt 
połowiczny i przekątną "pełnej klatki" (tj. 24 mm x 36 mm) to się nawet 
zgadza. IMHO nie ma tu wystarczająco danych by policzyć rzeczywistą 
ogniskową i rzeczywistą światłosiłę, ale może coś przeoczyłem... IMHO to 
obiektyw średnioformatowy, o ile nie wielkoformatowy (choćby z racji 
zastosowania), a podane dane to przeliczniki dla formatu 24x36.

Czasami można się pogubić, co jest ekwiwalentem, a co nie. Producenci 
sprawy nie ułatwiają. Jeśli na telefonie komórkowym masz ogniskową 24 
mm, to biorąc pod uwagę grubość telefonu i brak rozwiązania 
peryskopowego, to z daleka śmierdzi, że coś tu nie tak. 24 mm jest 
odpowiednikiem pola widzenia pełnej klatki (bo rzeczywista ogniskowa 
wynosi gdzieś ok. 4 mm). Ale już dla odmiany producent telefonu chce się 
pochwalić, jaki to jasny dali obiektyw i podaje f/1.6 -- i jest to 
faktyczna światłosiła układu optycznego. Oczywiście ze sceny światło 
zbiera apertura, i owe "jaśniuteńkie" f/1.6 zbiera tyle światła co 
"ciemne" powiedzmy f/12 w aparacie fotograficznym z pełną klatką.

>> Oto więc moje:
>> Uzasadnienie, że nie da się zbudować układu optycznego o światłosile
>> przekraczającej f/0.5, bazuje na tym, że w pasywnym układzie optycznym
>> nie da się zwiększyć luminancji (jaskrawości) obrazu*, co wiąże się z
>> drugą zasadą termodynamiki.
> 
> Tez bym od tego zaczal

Tylko, że ja od tego nie zacząłem... zacząłem geometrycznie, bo w sumie 
intuicyjnie wydawało się: "co za problem nakładać na siebie obrazy z 
wielu układów optycznych i do woli go sobie rozjaśniać". Były soczewki 
różnej maści w tym bezogniskowe, kulki, lustra, lustra 
półprzepuszczalne, matówki, światłowody proste i w kształcie lejka :-)
... ale zawsze coś stało na przeszkodzie do praktycznej realizacji.
... aż prawie wymyśliłem, gdy doszedłem do demonów Maxwella. :-)
Wtedy dopiero zapaliła mi się w łepetynie żarówka: termodynamika! :-)

>> Mamy scenę o luminancji B, oraz bezstratny obiektyw o światłosile S
>> (apertura / ogniskowa). Z moich obliczeń wychodzi mi, że obiektyw
>> utworzy obraz o natężeniu oświetlenia:
>> E = (pi/4) * B * S^2
>> Jeśli obiektyw będzie rzutował obraz o natężeniu E na idealnie białą
>> kartkę papieru (powierzchnia lambertowska), to kartka będzie źródłem
>> światła o luminancji B’ = E/pi.
> 
> Tylko ze na moj gust, to na obrazie nie mozemy uzyskac gestosci mocy
> (oswietlenia) wiekszej niz u zrodla .

Na tym właśnie opiera się moje wyjaśnienie!
Gęstość mocy, to w optyce luminancja. Czyli B' (kartka) nie może być 
większe niż B (źródło).

> Co nas przenosi z kartki
> lambertowskiej na ch-ke przestrzenna promiennika/ciala doskonale
> czarnego.
> 
> Dla swiecacej kuli o promieniu R w odleglosci D i obiektywu o srednicy
> d byloby
> 
> (E*4*pi*R^2 * (pi/4*d^2)/(4*pi*D^2))/ (pi*(R*f/D)^2) <=E
> 
> (d^2)/(4*f^2) <=1
>   
> (d/f)^2 < 4
> 
> d/f <2
> 
> 
> Ale ... czy dla srodkowego fragmentu tej kuli lub  plaskiej
> powierzchni bedzie tak samo ? Mozna zalozyc lambertowski rozklad ?

Liczy się luminacja emitera jaka kieruje się w kierunku obiektywu.
Bardziej miałem wątpliwości o ową kartkę na której dokonywana jest 
projekcja, ale dla takiego scenariusza II zasada termodynamiki też musi 
być zachowana, więc nie da się zrobić obiektywu szybszego od f/0.5, a 
obiektywy f/0.7 istnieją, zatem limit teoretyczny musi być gdzieś 
pomiędzy tymi wartościami, np. f/0.6.

Jednak wcześniej rozważałem problem od strony geometrycznej np. dla 
przeźroczystej kulki, światłosiła rośnie wraz ze wzrostem współczynnika 
n21 materiałów kulki-otoczenia i osiąga f/0.5 dla n21 = 2, ale wtedy też 
osiąga się ognisko już na powierzchni kulki, a przy dalszym wzroście 
ognisko wypada wewnątrz kulki.

Mamy limit dolny i górny, czyli problem domknięty od dwóch stron i jest 
to f/0.5... :-)
Tak mi się przynajmniej wydaje...

pzdr
mk