课外物理知识之光圈指数中的规律_物理百科-查字典物理网

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用过照相机的朋友会发现几乎所有照相机镜头的光圈环上都刻有同一组光圈指数：

1.4 ，2 ，2.8 ，4 ，5.6 ，8 ，11 , 16 ，22

乍一看，这组光圈指数很不整齐，也不好记。难道照相机的设计师要跟用户过不去吗?

细心的朋友会发现，光圈指数不整齐，却有规律：每隔一个指数，数值都扩大2倍;相邻指数之比都约等于

。例如：1.4

2 , 2

2.8 为什么要这样设置光圈指数呢?

让我们先看看光圈跟光圈指数的关系吧。调整光圈环，可以选择不同的光圈指数，从而改变镜头里面的光孔直径(光圈)，以改变进入镜头的光的能量。你会发现，光圈指数小时，光圈变大。由于单位时间进入镜头的光的能量跟光孔面积成正比，即跟光孔直径平方成正比，而相邻指数之比都约等于，其相邻指数对应的光孔面积之比就约等于2。

现在，我们不难理解照相机设计师的一番苦心了：光圈指数不整齐，为的是使单位时间进入镜头的光的能量变化整齐，即每开大一挡光圈(光圈指数小一档)，单位时间进入镜头的光的能量扩大2倍。那么，为什么要调整光圈呢?

我们知道，照相机是利用透镜成像的原理制成的，而像必须成在感光胶片上。当快门打开后，感光胶片要接受一定的光能量(即底片正常曝光)，才能得到好的底片。进入镜头的光能首先取决于被摄景物的亮度，而被摄景物的亮度既千差万别，又千变万化。要使曝光正常，就要根据景物亮度的不同来控制进入镜头的光能量。

控制进入镜头的光能量通常靠调节光圈和快门速度来实现的。前面说过，光圈大小可以控制单位时间进入镜头的光的能量，而快门速度可以控制光进入镜头的时间。

在拍摄运动的对象时，如果快门速度太慢，拍出的照片就会模糊不清。提高了快门速度，光进入镜头的时间就变短，只有相应地调大光圈(减少光圈指数)，以便加大单位时间进入镜头的光的能量，才能保证获得正常的曝光量。

照相机的快门速度的级别也是按2倍关系设置的：250 , 125 , 60 , 30 , 15分别代表1 / 250秒 , 1 / 125 秒, 1 / 60秒 , 1 / 30秒 , 1 / 15秒于是，快门速度每改变一级，光进入镜头的时间变化2倍。正因为光圈指数和快门速度的级别都是按照2倍关系设置的，才会给用户调节带来方便：如果用户选快门速度为60(1 / 60秒)，光圈指数为11时，底片正常曝光，那么，当他根据需要(如拍摄较快运动的物体)将快门速度改变为125(比原来大一级)时，只需将光圈指数调整为8(光圈也比原来开大一挡)，底片依然正常曝光。

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