Fotografía 2

Para hacer imagenes debe haber algun metodo con el cual restringir la luz que viene
reflejada desde el sujeto. Si alguien se limitara a colocar un trozo de pelicula o una pantalla
blanca delante de un sujeto y esperara con ello que se reprodujera la imagen del mismo,
seria ser muy optimista... para decirlo amablemente. La razon de ello esta, naturalmente, en
que todos los puntos del sujeto reflejan luz hacia todos los puntos de la pantalla. El
conjunto de rayos luminosos no hace mas que iluminarla en su totalidad.
1. Imágenes estenopeicas
Sabemos que los rayos de luz se desplazan en linea recta. Haciendo que la luz procedente
de un sujeto pase a traves de un pequeno orificio antes de llegar a la pantalla, cada parte de
esta ultima podra tan solo áverâ luz procedente de una unica parte del sujeto. Este es el
principio de la ácamara sin objetivoâ, basada en la ancestral camara oscura.
Aristoteles construyo la primera camara oscura de la que se tiene noticia en la historia. La
describio de la siguiente manera: áSe hace pasar la luz a traves de un pequeno agujero
hecho en un cuarto cerrado por todos sus lados. En la pared opuesta al agujero, se formara
la imagen de lo que se encuentre enfrenteâ.
La imagen del sujeto creada de este modo tiene tres caracteristicas interesantes:
1) La imagen esta invertida de arriba abajo; se debe a la trayectoria rectilinea de
la luz.
2) La imagen es muy tenue ; la mayor parte de la luz no ha podido penetrar hasta
la pantalla.
3) La imagen no esta definida muy nitidamente. Ello se debe a que los rayos
luminosos divergentes a partir de cada punto del sujeto siguen divergiendo despues
de atravesar el orificio, llegando hasta la pantalla, donde reproducen estos
puntos en forma de diminutos discos de iluminacion.
UD 3: La formación de la imagen óptica
.Como puede mejorarse la brillantez de la imagen? Podria ampliarse el conjunto,
pero esto reduce la claridad de la imagen al agrandar cada disco de iluminacion. El
hacer dos orificios produce dos imagenes superpuestas puesto que la luz procedente de
cada punto del sujeto es recibida en dos lugares de la pantalla. La claridad de la
imagen puede ser ligeramente mejorada colocando la pantalla mas cerca del orificio
pero esto hace que la imagen sea mas pequena.
El hacer el orificio mas pequeno parece ser un remedio evidente para mejorar la
claridad, pero desgraciadamente los orificios muy pequenos no hacen mas que reducir la
luz, pero no mejoran la claridad; ello es debido a la difraccion1. Por lo tanto, pocas
mejoras se obtienen variando el tamano o la distancia del orificio. Una imagen estenopeica
es de por si confusa y poco nitida.
Sus limitaciones practicas son facilmente comprobables. Ajustese una hoja de aluminio, del
que se utiliza en la cocina, a la montura de un objetivo y con mucho cuidado hagase
un agujero en la hoja con una aguja gruesa2. Los objetos distantes, iluminados por la
luz del sol, fotografiados con una camara en la que se ha hecho este arreglo y el
agujero este a unos 15 cm de la pelicula, requieren aproximadamente cinco minutos de
exposicion con una pelicula rapida.
Tambien puede construirse una camara estenopeica a partir de materiales domesticos:
Los resultados pueden ser al menos tan buenos como con una camara de cajon de tipo
economico, pero desde luego estan muy por debajo del nivel profesional... y el tiempo de
exposicion es casi imposible para un retrato. .Existe un medio para desviar la luz que
pasa por una abertura grande y producir asi una imagen brillante y clara?
1 Los rayos de luz que pasan a traves de una abertura cerca del borde de la misma son ligeramente
desviados del centro de la abertura debido a una resistencia desigual en su frente de onda. El efecto es
en cierto modo parecido a la refraccion. Normalmente, el numero de rayos afectados es pequeno en
relacion con el numero de rayos que pasan correctamente por la abertura. Sin embargo, en aberturas
muy pequenas estos rayos ádifractadosâ constituyen un numero elevado en relacion con la luz total y
causan una dispersion importante de la iluminacion. Debido a la difraccion los fabricantes limitan el
tamano en el que queda cerrado un objetivo con diafragma iris.
2 El diametro ideal del estenopo (d) es la raíz cuadrada de 0,0016 x F. Siendo F la focal de la camara, es
decir, la distancia entre el estenopo y la emulsion. El numero f del diafragma obtenido, puede deducirse de la
formula: f = F / d; y, a partir de ahi, se puede calcular la exposicion si se conoce la sensibilidad de la
emulsion.
2
UD 3: La formación de la imagen óptica
2. El objetivo positivo simple
Como hemos visto, la luz es refractada hacia la linea normal cuando penetra oblicuamente
en un medio mas denso. Si al pasar a un medio menos denso (por ejemplo del vidrio al
aire) la luz acelera, su frente de onda se átuerceâ y su direccion es desviada,
apartándose de la normal trazada pasando por el punto de contacto. Por consiguiente, si
hacemos pasar un haz de rayos de luz a traves de un bloque de vidrio de caras paralelas, el haz
se aproxima a la normal en el primer limite del vidrio, y se aleja de la normal al
pasar el segundo limite del vidrio. Por consiguiente, el haz luminoso se ha desplazado pero es
paralelo a la direccion original.
Cuando incide luz oblicua sobre un bloque de vidrio de caras
no paralelas, el haz se acerca a la primera normal y se
aleja de la segunda, como sucede con los prismas. No
obstante, puesto que estos dos limites no son paralelos, se
produce un cambio general en la direccion del rayo.
Ajustando un bloque de vidrio en un disco con superficies
esfericas no paralelas puede hacerse converger un haz
de rayos divergentes sobre el sujeto.
Este objetivo se conoce con el nombre de convergente simple o «positivo». Observese
que cada rayo debe aun obedecer las leyes de la refraccion en los dos limites. Solo un
rayo que se aproxime perpendicularmente a los dos limites del vidrio es transmitido sin
refraccion.
Todo objetivo tiene un eje que pasa por su centro óptico. Las dos superficies de vidrio estan
conformadas como partes de esferas y el eje del objetivo puede considerarse que une los
centros imaginarios de las dos esferas.
Los rayos luminosos que divergen a partir de un punto del sujeto son reunidos por el
objetivo hasta un solo punto de foco, creando una imagen del punto sujeto. Una placa o
pelicula fotografica colocada a traves del eje en el punto de foco se dice que esta en el
plano focal de este sujeto3. En este plano focal quedaran tambien enfocados nitidamente
los sujetos que esten a la misma distancia del objetivo, pero encima o debajo del eje.
Despues de crear asi nuestro objetivo simple, podemos hacer que sustituya al primitivo
orificio de la camara sin objetivo, y comprobemos la mejoria que experimenta la imagen.
Inmediatamente, esta aparece mucho mas luminosa y brillante porque la gran
apertura reune mas rayos luminosos procedentes del sujeto. Tambien aparece mas
nitida a medida que el objetivo va reproduciendo los puntos del sujeto como puntos. Pero
al mismo tiempo la imagen solo se produce nitidamente (en foco) a una determinada
distancia entre el objetivo y el plano focal, para cada distancia del sujeto. Esto puede
comprobarse con una placa de enfoque situada en el plano focal.
3 Plano focal es el plano de imagen de sujetos situados a infinito. Pero los fotografos extienden la
denominacion hasta hacerla referir al plano en el que se halla la imagen nitida de lo que estan
fotografiando.
 Distancia focal
El poder de desviacion de la luz de un objetivo es una combinacion de todos los
factores que regulan la refraccion: indice de refraccion, angulo de incidencia y
longitud de onda. El efecto de la longitud de onda queda practicamente reducido a
cero mediante el uso de varios elementos en un objetivo ácompuestoâ.
Para una distancia dada del sujeto, el poder de desviacion de la luz de un objetivo
depende de los factores siguientes:
1) El indice de refraccion del vidrio del objetivo, y
2) El no paralelismo de las superficies anterior y posterior (que determinan el
angulo de incidencia en cada uno de estos limites).
Un cristal de bajo indice de refraccion convertido en un objetivo ágruesoâ puede,
por consiguiente, producir la misma desviacion general de la luz que otro cristal de
alto indice de refraccion convertido en objetivo ádelgadoâ. Por lo tanto, el indice
de refraccion no es por si mismo ninguna guia para determinar el poder de
desviacion de nuestro objetivo.
A1 contrario, combinamos la forma y el indice de refraccion en una nueva unidad, llamada
distancia focal. Supongamos que un objetivo se emplea para hacer converger luz
procedente de un objeto situado a una distancia relativamente tan grande que los rayos
luminosos llegan al objetivo virtualmente paralelos (o sea un objeto situado áen el
infinitoâ). El punto en que se enfocan estos rayos se conoce con el nombre de áfoco
principalâ del objetivo.
La medicion de la distancia entre el foco y el centro de un objetivo positivo simple,
nos da la distancia focal del objetivo. Un cristal de aumento, por ejemplo, cuando
concentra los rayos solares hasta quemar un trozo de papel debe estar a su distancia
focal respecto de dicho papel. (Dicho sea de paso, hay que hacer observar que el
punto de medicion de la distancia focal en un objetivo compuesto no esta precisamente en su
centro, como ya veremos mas tarde.)
Definición: La distancia focal es una medicion del poder que tiene un objetivo de
desviacion de la luz, tomando en cuenta el indice de refraccion y la forma. En el caso de un
objetivo positivo simple, puede considerarse la distancia entre el centro de la lente y el punto en
que los rayos incidentes paralelos quedan reunidos a foco.
2.2 Tamaño de la imagen
Para una misma distancia de sujeto, un objetivo de distancia focal corta produce una
imagen mas proxima y por lo tanto más pequeña que un objetivo de distancia focal
larga. El tamano de la imagen esta en proporcion directa con la distancia focal.
Por ejemplo, tres objetivos - de 10, 20 y 30 cm de distancia focal - estan enfocando por
separado una luz reflejada por un arbol distante. Si la imagen del arbol que recibe el
objetivo de 10 cm mide 1,25 cm, de altura, el objetivo de 20 cm dara una imagen de
2,5 cm de altura, debido al hecho de que la luz esta concentrada en un foco situado al
doble de distancia del objetivo. Del mismo modo, el objetivo de 30 cm formara una
imagen de 3,75 cm de altura. Esto explica por que las camaras de formato pequeno
necesitan objetivos de distancia focal mas corta que las camaras grandes para abarcar la
misma superficie de un sujeto.
La distancia a la imagen, y por lo tanto su tamano, se ven afectados por la distancia a
que se halla el sujeto respecto al objetivo. A medida que el sujeto se acerca al
objetivo, los rayos luminosos divergentes que proceden de cualquier punto del sujeto
llegan al objetivo con angulos de incidencia cada vez mas pronunciados. Dado que el
objetivo tiene un poder de desviacion fijo, debe producir un haz menos convergente de
luz refractada: la posicion de la imagen se hace mas alejada del objetivo (y la imagen
aumenta de tamano) a medida que el sujeto se acerca.
Resumen
1) Un objetivo (o lente) es un disco de cristal con superficies no paralelas,
normalmente curvadas esfericamente.
2) Como la luz se desplaza en linea recta, un objetivo debe proyectar una imagen
invertida del sujeto.
3) Un objetivo se llama ápositivoâ si hace converger la luz.
4) El poder de curvatura de la luz de un objetivo depende de su indice de
refraccion, asi como de la relativa inclinacion de las curvaturas de su
superficie. Ambos factores se toman en consideracion en el factor ádistancia focalâ.
5) Cuanto mayor es el poder de desviacion de la luz de un objetivo, mas corta es
su distancia focal, y mas proximas y, por lo tanto, mas pequenas son las
imagenes que forma.
6) Para una misma distancia de sujeto, la distancia y el tamano de la imagen son
proporcionales a la distancia focal.
7) Cuando un sujeto se acerca al objetivo, su imagen se forma mas lejos de este
ultimo, y por lo tanto aumenta de tamano.
7
UD 3: La formación de la imagen óptica
2.3 Zonas de enfoque
Dada una lente u objetivo, podemos predecir el tipo, posicion y tamano de una imagen bajo
cualesquiera circunstancias, simplemente dibujando un diagrama. El hecho de tener algun
conocimiento de la distancia de la imagen es util para situar camaras, ampliadoras,
proyectores, etc. Ello puede contribuir a evitarse minutos de infructuoso enfoque
mientras la imagen permanece obstinadamente borrosa.
La figura representa un sujeto de 5 cm situado a 20 cm de distancia de un objetivo de
3,75 cm de distancia focal.
La áconstruccion geometricaâ de una imagen es muy sencilla. Sabiendo la distancia focal
de nuestra lente u objetivo, podemos dibujar la forma de este ultimo, y senalar el
principal punto focal del eje en ambas direcciones.
Hecho esto, se puede senalar en el eje el objeto (poniendo mucho cuidado en
registrar la distancia y altura a la misma escala a la que esta representada en el dibujo la
distancia focal).
Tres posibles átrayectorias de rayos luminososâ conduciran a la imagen:
a) Cada rayo luminoso procedente de la parte superior del sujeto que se acerca al
objetivo paralelo al eje, debe refractarse a traves del punto focal principal. Todos
los rayos luminosos paralelos atraviesan este punto.
b) Otro rayo procedente del sujeto que pase en direccion descendente a traves
del punto focal principal delante del objetivo debe refractarse y emerger
paralelo al eje. Este es un caso opuesto al mencionado en a).
c) Un rayo procedente de la parte superior del sujeto que pase directamente por el
centro optico del objetivo, encuentra, en efecto, dos superficies de cristal
paralelas. Por consiguiente, no resultara alterado en su direccion general.
Los rayos a), b) y c) deben cruzar en un punto situado por debajo del eje del objetivo.
Por lo tanto, este debe ser el punto en que la parte superior del sujeto queda
reproducida como imagen nitida. El resto del sujeto se reproducira como imagen entre
este punto y el eje. Con ello sabemos la altura de la imagen y su distancia desde el
objetivo.
La relacion de la altura de la imagen con la altura del sujeto se denomina ampliación.
M = altura de la imagen (I)
Altura del objeto (O)
En la fotografia, la palabra áampliacionâ se acepta en el sentido de ampliacion lineal,
y no como medida en terminos de superficie.
· Un sujeto de 5 cm de altura reproducido a 15 cm de altura representa una ampliacion
de tres veces su tamano.
· Un sujeto de 60 cm reproducido a 10 cm de altura ha recibido una ampliacion de 1/6.
· Un sujeto de 7,5 cm de altura reproducido en una imagen de 7,5 cm time una
ampliacion de 1. Esto suele expresarse diciendo que la imagen tiene una relacion de
uno a uno (1:1), o que es de átamano naturalâ.
Volvamos a la reproduccion esquematica de la imagen. En lugar de dibujar tres rayos
luminosos cada vez para reproducir la posicion de la imagen, dos cualesquiera de los
mencionados a), b) o c) daran la deseada informacion. Veanse las distintas posiciones y
tamanos de imagen que podamos esperar en diferentes condiciones practicas :
2.3.1 Fotografía distante
Cuando el sujeto esta mas alejado de dos distancias focales del objetivo, la imagen
invertida se forma en una zona situada entre una y dos distancias focales detras del
objetivo. Es mas pequena que el sujeto. Por lo tanto, una camara que permite un
movimiento de enfoque total de una distancia focal para su objetivo, puede hacer
fotografias de sujetos situados hasta dos distancias focales. Observese que cuanto mas
corta es la distancia focal del objetivo, menor es el movimiento de enfoque necesario.
El movimiento de un objetivo, cuando se enfoca una camara miniatura, es apenas
perceptible, en comparacion con los centimetros de desplazamiento que son
necesarios en una camara de gran formato.
 Fotografía al mismo tamaño
Un sujeto situado a dos distancias focales de un objetivo forma una imagen unica.
La imagen invertida tiene el mismo tamano que el sujeto, y se situa exactamente a
dos distancias focales detras del objetivo. Por-consiguiente, cuando se hace fotocopia
al mismo tamano, debemos instalar la camara con el objetivo extendido a unas dos
distancias focales de la placa de enfoque. Si el original a fotografiar se encuentra
tambien a una distancia parecida por delante del objetivo, la imagen que aparecera
en la placa de enfoque resultara tener aproximadamente el tamano correcto, y ser
razonablemente nitida: esta dispuesto para su ajuste definitivo. Las camaras que
tienen fuelle suficiente para permitir reproducciones a igual tamano se dice a veces
que ofrecen una áextension dobleâ.
 Ampliación
Los sujetos situados entre dos y una distancias focales respecto al objetivo son
reproducidos en imagen a una distancia mayor que dos distancias focales por detras
del objetivo. Estas imagenes aparecen invertidas y ampliadas en su tamano. Estas
son las condiciones opticas bajo las cuales funcionan las ampliadoras o los
proyectores. El negativo (o transparencia) se coloca boca abajo y entre una y dos
distancias focales respecto al objetivo de proyeccion. Entonces se proyecta una
imagen ampliada y-sin ninguna inversion, a considerable distancia del objetivo.
(Nota: Las posiciones de imagen a que nos acabamos de referir no tienen aplicacion estricta
en el caso de construcciones opticas especiales, tales como teleobjetivos corrientes y
teleobjetivos invertidos.)
2.3.4 Merecen mención otras dos posiciones del sujeto
Si el sujeto esta exactamente a una sola distancia focal del objetivo - en el punto focal
principal - no puede formarse ninguna imagen. Los rayos luminosos paralelos al eje del
objetivo son llevados a foco en el punto focal principal, de lo cual se sigue que cuando
la luz se hace desplazar desde este punto hasta el objetivo debe refractarse en rayos
paralelos al eje.
Cuando el sujeto esta tan cerca del objetivo que se encuentra a menos de una distancia focal,
se forma una imagen «virtual ». Esta no es una imagen árealâ para uso fotografico. Lo
que ocurre es que el ojo, al recibir luz divergente a traves del objetivo, supone que
procede de un ásujetoâ situado detras del cristal, que no presenta ninguna inversion y
que es de tamano mayor que el verdadero sujeto. El objetivo esta funcionando, en
realidad, como un cristal de aumento. Cuanto mas se acerca ahora el sujeto, menor se
hace la imagen virtual. Es importante ver por que esta imagen virtual no puede
aparecer en una placa de enfoque: es una áilusion opticaâ del ojo.
Compruebe el lector, por si mismo, los cinco casos que dejamos apuntados.
Sosteniendo en la mano, a todo lo que alcance la longitud del brazo, un objetivo de
15 cm, por ejemplo, mirese a traves del vidrio la esfera de un reloj que este situado
en el lado opuesto de la habitacion. Aparecera diminuto e invertido (caso 1).
Acerquese lentamente al reloj, y observese como aumentan rapidamente los numeros de
la esfera, si bien permanecen invertidos (casos 2 y 3). En un punto critico, todo aparece
borroso (caso 4). Acerquese todavia mas, las cifras de la esfera se veran ahora en su
recta posicion, haciendose mas pequenas (caso 5).
2.4 Distancias conjugadas. Cálculo
A menudo es util poder calcular matematicamente el tamano de la imagen, la distancia focal,
la distancia del objeto o la de la imagen en variadas circunstancias practicas. Esto es
considerablemente mas rapido que dibujar diagramas a escala.
La figura presenta las letras que se emplean generalmente para designar los diferentes
factores : O, altura del objeto; I, altura de la imagen ; u, distancia del objeto; v, distancia
de la imagen; y F, distancia focal. Es importante no confundir el uso de las letras u y v.
La distancia a la que el objeto se encuentra respecto al objetivo se conoce con el nombre
de conjugada del objeto, y la distancia de la imagen respecto al objetivo se designa por
conjugada de la imagen. Para una distancia focal dada, las dos conjugadas tienen una
relacion directa reciproca (áconjugadoâ = ájuntadoâ). La relacion entre las distancias
conjugadas y la distancia focal se expresa con la conocida formula optica siguiente :
1F
= 1v
+ 1u
11
UD 3: La formación de la imagen óptica
2.5 Fórmulas prácticas de objetivos o lentes
Si examinamos la figura anterior, se vera que los dos triangulos sombreados son similares,
por lo que podemos decir que:
IO
= vu
Y, puesto que IO
= M (ampliacion)
M = IO
= vu
De la ecuacion del objetivo para las distancias conjugadas pueden derivarse otras utiles
formulas practicas:
1F
= 1v
+ 1u
Multiplicando por v a los dos miembros de la ecuacion:
vF
= 1 + vu
Despejando F
v = F ( vu
+ 1)
Como M = vu
, por lo tanto v = F (M + 1)
Del mismo modo, multiplicando la ecuacion original del objetivo por u:
u = F ( 1M
+ 1)
2.5.1 Ejercicio 1:
Utilizando una camara con una extension maxima de fuelle de 35 cm, y un objetivo de 10
cm de distancia focal, .cual es la mayor imagen que puede formarse de un sello de correos
de 2,5 cm?
2.5.2 Ejercicio 2
Utilizando un objetivo de 7,5 cm de distancia focal en una ampliadora, .cuanto tiene que
elevarse el objetivo por encima del tablero de la ampliadora para producir una imagen de
50 cm de anchura a partir de un negativo de 5 cm de ancho?
2.5.3 Ejercicio 3
.a que distancia de un sujeto de 3 m de altura tiene que situarse un objetivo de 15 cm para
formar una imagen de 7,5 cm en la placa de enfoque?
2.6 Formas de objetivos
Para terminar nuestra exposicion de las lentes positivas simples y convergentes, merece la
pena identificar algunas de las formas mas caracteristicas en ellas. Todas las lentes
positivas son mas gruesas en su parte central que en los bordes; de lo contrario, no
podrian hacer converger la luz. Todas estas formas de elementos opticos y otras
muchas se hallan incorporadas en los modernos objetivos ácompuestosâ, muy
corregidos. Algunos objetivos contienen mas de ocho elementos o lentes.
Hasta aqui hemos venido considerando tan solo las lentes positivas simples. Las lentes
ánegativasâ o divergentes no pueden utilizarse solas para hacer fotografias, ya que las
imagenes que producen son siempre virtuales.
Observese que las formas de todas estas lentes negativas son mas delgadas en su parte
central que por los bordes. Algunos de estos elementos opticos negativos se utilizan
dentro de los objetivos compuestos para contribuir a reducir los defectos o
áaberracionesâ de la imagen. Siempre tienen que ser de menor potencia que los
elementos positivos; de lo contrario, el objetivo compuesto en su conjunto no
podria hacer converger la luz. Las lentes negativas se utilizan tambien en los visores.
2.7 Propiedades de las lentes negativas
De conformidad con las propiedades de la refraccion, y por razon de su forma, los
objetivos y lentes negativas hacen que los rayos luminosos que divergen del sujeto
acentuen todavia mas su divergencia. Un ojo que mire por el objetivo imagina que
los rayos de luz fuertemente divergentes proceden de un punto situado en el mismo
lado del sujeto real, y mas proximo al objetivo.