镜头幻影:捕捉日食的神秘镜头光晕

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当我们仰望最近在北美发生的日食时,许多人都拍下了神奇的照片,照片中天空漂浮着一个幽灵般的日食影像,而这个影像的位置却远离太阳的实际位置!那么,这些幽灵般的日食影像究竟是什么呢?

镜头光晕的秘密

镜头光晕,这是一种当你将相机对准一个特别明亮的光源时,会出现的光斑、条纹或圆盘等现象。日食期间的镜头光晕现象有两个非常酷的特点:

特点一:无需专业滤镜

首先,它们允许我们在不使用专业的减光滤镜的情况下,捕捉到部分或环形日食的影像!不过,我的律师提醒我,永远不要直接观看太阳,或在没有适当太阳滤镜的情况下长时间将相机对准太阳。

特点二:揭示镜头光晕的奥秘

其次,日食期间的镜头光晕揭示了关于镜头光晕本身的一些非常有趣的事实。简而言之,镜头光晕基本上是一种光学缺陷:它们是光线以非预期的方式通过镜头。大多数现代相机的“镜头”实际上是由多个玻璃镜头组成的,这些镜头元素共同工作,作为一个单一的光学设备。

光线与镜头的互动

在一个完美的世界里,所有落在镜头上的光线都会按照设计师的意图弯曲,通过每个镜头元素,最终到达图像传感器或胶片,形成图像。但物理现象却让人头疼:玻璃不仅会传输光线,还会反射、吸收和散射光线。即使镜头制造商在抗反射涂层上下足了功夫,没有镜头是完美的。

每个镜头元素,包括光圈,在原则上都会以错误的方式反射、散射或衍射一小部分照射到它的光线,这些光线然后在镜头内部反弹,最终撞击到镜头的内壁,或反射回前方,或击中图像传感器。

镜头光晕的相对亮度

然而,即使这些光线击中了图像传感器,我们通常也不会注意到大多数这种错误反弹的光线,特别是如果镜头制造商做得很好。这全是关于相对亮度的问题——比如说,如果有99%的光线正确地通过一个镜头元素,而只有1%的光线反弹并导致镜头光晕,那么这个光晕的亮度最多只有正确光线的1%,你可能不会在最终图像中注意到它。

这就是单向镜玻璃的工作原理,或者为什么在夜晚很容易看到室内的原因——相对亮度!当你有一个明亮的光源时,哦,镜头光晕会以各种形式出现:光晕、光环、射线、星爆、圆盘和彩虹弧等等——光晕的外观取决于很多因素:镜头元素的形状和位置、涂层、对焦和变焦以及光圈设置、光源的亮度,甚至明亮光源的方向。

日食镜头光晕的独特之处

在日食期间,如果条件合适,镜头光晕会呈现出一个与日食本身相似的影像!尽管这种光晕在视觉上被颠倒,但它确实揭示了太阳的影像。

这就引出了两个非常酷的事实:首先,你在光晕中看到的日食意味着,如果你在正常的日子里用这台相机拍摄太阳,你看到的镜头光晕实际上就是太阳的影像,而不仅仅是一个奇怪的失焦的光团——这真的很酷!其次,无论镜头内部如何产生这种光晕,其光线必须相对于太阳的强烈亮度有所减弱,以至于光晕不会产生自己的雾气和光晕——这是一张通过镜头缺陷而非太阳滤镜获得的正确曝光的日食照片。

结论

在某种程度上,当你拍摄到一个带有日食影像的镜头光晕时,你实际上是在直接拍摄日食——只是不是镜头制造商所期望的方式。

下次日食来临时,不妨尝试用手挡住镜头光晕,看看它是否真的只是一个光晕,还是太阳本身的影像。在等待下一次日食的同时,不妨学习一下Brilliant的新数学和科学课程,探索数据的可视化,了解大型语言模型(如Chat GPT)的工作原理,以及如何通过调整AI的温度设置来改变其创造力。

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