clase 10

1. Cámara Fotográfica. Parte I.
Bibliografía:
• ʺFísica Universitaria con física modernaʺ, Vol.2. 12da Edición.
Sears-Zemansky,
Addison Wesley, 2009.
(Capítulo 34)
• ʺFundamentos de Física: III Ópticaʺ. 2da Edición,
Francis W. Sears,
Ed. Aguilar, 1960.
(Capítulo 6)
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Cámara Fotográfica. Origen. Cámara oscura.
La cámara oscura (literalmente
habitación oscura) es un instrumento
óptico muy antiguo que permite
obtener una proyección plana de una
imagen externa sobre la zona interior
de su superficie. Constituyó uno de
los dispositivos ancestrales que
condujeron al desarrollo de
la fotografía. Los aparatos
fotográficos actuales heredaron la
palabra cámara de las antiguas
cámaras oscuras.
Consiste en una caja cerrada y un
pequeño agujero por el que entra una
mínima cantidad de luz que proyecta
en la pared opuesta la imagen del
exterior. La imagen se forma debido a
la propagación rectilínea de la luz. Si
se dota con papel fotográfico se
convierte en una cámara fotográfica
estenopeica.

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Cámara fotográfica. Principio básico de funcionamiento.
Una cámara fotográfica básicamente es una cámara oscura en la que, en lugar de un pequeño orificio, se
emplea una lente convergente. Recordemos que una lente convergente (si el objeto se encuentra a una
distancia de la lente mayor que 2f) forma una imagen real, invertida y generalmente menor del objeto que se
desea fotografiar.

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1 / f = 1 / x´- 1 / x
Proceso de enfoque.
Una lente convergente forma una imagen
real, invertida y generalmente menor del
objeto que se desea fotografiar. Para que
la foto sea nítida, la imagen debe
formarse en el plano donde esta ubicada
la película (cámara química) o el sensor
electrónico (cámara digital). Como los
objetos se encuentran a distintas
distancias (x) de la lente, y la distancia
focal de la lente es fija, para poder
enfocar lo que se hace es variar la
distancia entre la lente y el sensor hasta
hacerla igual a (x´). El objetivo tiene
para ello un mecanismo de tornillo
(antiguamente era un fuelle) que permite
desplazarlo hacia adelante o hacia atrás.
El enfoque puede ser manual o
automático.
1 / x´ = 1 / f + 1 / x
x´ = 1 / [1 / f + 1 / x]

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Método de enfoque. Diferencia con el ojo humano.
El funcionamiento de una cámara fotográfica es similar al del ojo humano. Sin embargo el método de
enfoque es diferente. En el ojo humano la distancia lente sensor no se puede variar, es el diámetro del globo
ocular. Entonces para enfocar tengo que variar la distancia focal de la lente (cambia la curvatura mediante
los músculos ciliares).
Al contrario, en la cámara fotográfica la distancia focal de la lente es fija, pero se puede variar la distancia
lente sensor.

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Partes de una Cámara Fotográfica.
Obturador: es como una ventana que normalmente permanece
cerrada. Cuando quiero tomar una fotografía, esta se abre y deja
pasa los rayos de luz. El tiempo en que el obturador permanece
abierto se llama tiempo de exposición (otros le llama velocidad
de obturación) y se puede ajustar a voluntad. Puede ser un
dispositivo mecánico o electrónico, dependiendo de la
tecnología de la cámara. Tiempos de exposición típicos son (en
segundos): B, 1, ½, ¼, 1/8, …1/250, 1/500, 1/1000, etc. Los
obturadores mecánicos llegan a 1/2000 y los electrónicos a
1/10000 o mas. B significa Bulbo y el obturador permanece
abierto el tiempo que uno desee.
Diafragma: es un dispositivo mecánico que permite regular la
cantidad de luz que ingresa a la cámara. Es un orificio circular
(a diferencia del obturador siempre permanece abierto) cuyo
diámetro se puede variar a voluntad, dentro de ciertos límites.
Película ó sensor: es donde se forma la imagen del objeto que
deseo fotografiar y queda allí registrada. Puede ser una película
fotosensible que cambia su color frente a la presencia de la luz
(cámara química) o un sensor electrónico que convierte la luz
en electricidad y entonces la imagen se guarda en una memoria
(cámara electrónica ó digital).
Visor: es donde el operador de la cámara observa u obtiene
una vista previa de cómo será la imagen que se va a registrar.
Puede ser una pequeña abertura donde se apoya el ojo del
operario ó una pantalla en las cámaras digitales.

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Para operar correctamente la película, o el sensor electrónico, se necesita una cierta cantidad de luz, esto se puede regular
mediante el diafragma. Es un orificio cuyo diámetro D se puede cambiar. Para especificar la apertura de diafragma no se
utiliza D, sino el foco número fN definido como:
Apertura de diafragma y número foco.
Vemos que a mayor fN, menor es el diámetro de apertura. Valores
típicos del fN son: 1,4 , 2 , 2,8 , 4 , 5,6 , 8 , 11 , 16 , 22 , 32 , etc.
Esta escala se llama de paso completo y la relación entre un
valor de fN y el siguiente es 1,4 (aproximadamente la raíz
cuadrada de 2).
Están calibrados siguiendo esta sucesión porque cada paso de un
valor al siguiente corresponde a una disminución del área del
50% (la mitad). Esto se debe a la relación entre el diámetro y el
área de un circulo: Área de apertura: A = π D2 / 4
Cuando un objetivo permite obtener grandes aperturas de
diafragma (fN chico) se dice que es un objetivo «luminoso».
fN = distancia focal / diámetro de apertura = f / D

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Ecuación que se conoce como la Ley de Reciprocidad. Recordemos que fN esta calibrado de forma tal que saltar de un paso al
próximo o al anterior implica cambiar el área en un + ó - 50% (doble ó mitad). Por lo tanto, dada una misma escena y si no se
cambia la sensibilidad, el nivel de exposición obtenido con una configuración de fN1=4 y T1=1/60 seg es idéntico al que
logramos con una configuración de fN2=5.6 y T2=1/30 seg.
Relaciones básicas de la fotografía. Ecuación fundamental.
Donde:
E: Exposición ; A: área de la apertura del diafragma ; I: intensidad de la luz ; T: tiempo de exposición ; S: sensibilidad del
sensor.
Definiciones:
Cantidad de luz = área de apertura del diafragma x intensidad de luz
Exposición = cantidad de luz x tiempo de exposición.
A1 x I1 x T1 x S1 = A2 x I2 x T2 x S2
fN = f / D D = f / fN A = π D2 / 4
A1 x T1 = A2 x T2
Ecuación fundamental:
Se toma una fotografía 1 usando fN1, T1 y S1 cuando existe una I1. La foto sale bien desde el punto de vista del nivel de
claridad (ni demasiado clara ni demasiado obscura). Si ahora se toma una fotografía 2 cuando existe una I2, para que salga
con el mismo nivel de claridad debo ajustar los parámetros usando fN2, T2 y S2 para satisfacer la siguiente relación
matemática:
Si en un caso particular, las dos fotografías se toman usando la misma sensibilidad (S1 = S2) y la intensidad de luz de la
escena a fotografiar no cambia (I1 = I2), la fórmula general anterior se reduce a:
Para poder usar esta ecuación fundamental necesitamos conocer el valor del área de apertura A, pero la cámara fotográfica
viene calibrada en términos de fN. Por lo tanto, despejamos D y luego calculamos el área A así:
T1 / T2 = A2 / A1
ó
E x S = nivel de claridad de la fotografía
Resulta evidente que, cuan clara u obscura resulte una fotografía dependerá de la exposición E a la que se someta el sensor y
la sensibilidad S del mismo:
E1 x S1 = E2 x S2

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El tiempo de exposición te permitirá congelar el movimiento.
Deberás optar por un valor que evite la trepidación y, también, que
el sujeto fotografiado, si es que está en movimiento, no aparezca
suficientemente nítido (aunque a lo mejor pretendes justo lo
contrario).
La apertura de diafragma controlará la profundidad de campo.
La elección de una mayor o menor apertura de diafragma afectará,
respectivamente a una menor o mayor profundidad de campo en la
toma, permitiendo centrar en mayor o menor medida la atención
sobre el plano enfocado.
El valor de sensibilidad ISO como comodín. Como hemos
comentado en el apartado anterior, la recomendación sobre la
sensibilidad es utilizar el menor valor posible para evitar la
introducción de ruido en la fotografía. Si bien, el valor de
sensibilidad siempre estará ahí para tratar de compensar valores de
apertura o tiempo de exposición que pudiesen originar
una subexposición en la toma.
Reglas básicas para ajustar una cámara fotográfica.
Para tomar una buena fotografía, existen dos aspectos, o puntos de vista, a tener en cuenta:
1) Consideraciones técnicas,
2) Consideraciones estéticas o artísticas.
Para (2) hay poco que decir aquí, ya que intervienen factores tales como el gusto personal, que se quiere lograr con la foto,
etc.
Pero para (1) existen unas sencillas reglas o criterios generales a tener en cuenta, que son: