Otra forma de entender el diafragma curiosa y diferente a lo que se piensa

Voy hablar del diafragma pero no como siempre se suele hablar de él: de que si la profundidad de campo es esta o la otra, o que si el desenfoque es mejor con más o menos palas del diafragma, o si la distancia hiperfocal se calcula de esta manera o de la otra. Es quizás un artículo algo farragoso, pero indicado para el que tenga curiosidad fotográfica de como funcionan las cosas, en este caso el diafragma.

Intentaré en esa entrada al blog, mostrar algunas ideas interesantes y curiosas que seguro alguno ya se le han ocurrido acerca de este dispositivo y no ha tenido respuesta, o quizás lo ha pensado, le ha parecido curioso, y lo ha dejado ahí en la mente aparcado pensando “a ver si algún día lo sé”. En este artículo presento otra visión del diafragma que quizás os aclare esas ideas que podaís tener ahí guardadas.

Seguro que os habéis fijado alguna vez que el diafragma para un mismo valor es de diferente tamaño de apertura. y os haya surgido la pregunta....pero bueno ¿por que un mismo diafragma tiene en objetivos de diferentes focales diferentes aperturas?, bueno pues aqui si teneís paciencia y lo leeis, quizás podáis descrubirlo. 

La verdad es que esto me lo plantee hace ya mucho tiempo, cuando simplemente me di cuenta echando una simple multiplicación de lo que ocurria. Me puse a investigar pensando cómo era posible esto que pasaba, porque la idea que yo tenia era otra. Creia que cuando ponia por ejemplo "5,6" de diafragma era una apertura igual siempre que lo pusiese y no es asi.

Unas fotos demuestran lo que digo, para que veais que no os miento, la primera muestra el diafragma puesto a 5,6  con un objetivo a 24mm de focal, se puede ver el tamaño del diafragma limitado por las flechas blancas.

Y esta segunda muestra el diafragma abierto a 5,6 para 105mm

Como se ve parece que es así lo que ocurre, no os miento :-)

Para aclarar este embrollo para algunos, (y que yo también tuve) tengo que empezar explicando que es el número f, aunque seguro que muchos lo conocéis mejor que yo.

La apertura del diafragma en función de la distancia focal permite construir una escala relativa de números que tienen que ver con la luminosidad que entra en el sensor, esta escala es el número f que se define de forma muy sencilla así:

f = F/D

Donde F es la distancia focal del objetivo y D es el diámetro de la apertura del diafragma. 

Esto quiere decir que si tenemos un objetivo, por ejemplo, de 50mm de distancia focal y tenemos además una apertura de 12,5mm de diámetro tendremos una luminosidad de  f:4, y a esa posición en el objetivo la marcamos como F:4, la situación es esta.

Veamos ahora en un 100mm que pasa, calculo lo mismo.

¡¡¡¡¡Vaya!!!! resulta que si hago la misma operación, 100mm de distancia focal y f:4 ahora sale una apertura de 25 mm de diámetro, esto es, tenemos el mismo f:4 pero el agujero es más grande, vamos es el doble en diámetro. Bien en ese caso se marca también el objetivo el valor de f:4 en esa posición

Ya vemos que hemos marcado f: 4 en dos objetivos pero que su apertura es diferente con el mismo número. Esto nos debe empezar a hacer pensar, pero sigamos...

¿Y en superficie cuanto es más ese agujero en uno que en otro? pues como sabemos que la superficie de un círculo es : Pi* Radio del circulo al cuadrado.

En el de 50mm es:

Superficie apertura 50mm = Pi*R*R = 3,14*12,5*12,5 = 490,625mm2

y en el de 100mm es:

Superficie apertura  100mm = Pi*R*R = 3,14*25*25 = 1962,5mm2

Si dividimos una entre otra nos da justamente 4 veces más de superficie.

Está entrando mucha más luz en uno que en otro, curioso efecto, parece que esto va a descontrolar a la cámara, porque claro alguien se puede preguntar ¿tendré con un objetivo una sobreexposición sobre el otro??? ¿Por qué no se hace un lio la cámara? Son algunas preguntas que algunas personas se pueden hacer, pero tranquilos que la cosa tiene solución y por eso se crearon los números "f".

Para intentar aclarar más el tema vamos a estudiar qué pasa con la luz dentro del objetivo cuando pasa por el diafragma y va hasta el sensor. Como sabemos la luz que llega al sensor pasa por el diafragma y esta luz tiende a separar los rayos al aumentar la distancia.

A esto no me podéis decir que no, o ¿es que no habéis visto estado en un cine?, la luz del proyector sale de un punto de  la pared y se va abriendo hasta cubrir toda la pantalla y debido a esto la intensidad de luz va decreciendo con la distancia. Si la pantalla estuviese a 100m no se vería nada, pues esto tienen algo que ver con nuestros objetivos.

Hay una ley de la óptica (mejor de la naturaleza), que dice que la luz se atenúa con el cuadrado de la distancia,
y por tanto podemos decir que la cantidad que le llega al sensor de luz es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal:

 I =1 / F²

Voy a hacer ahora un dibujo para entenderlo mejor con nuestras distancias focales de 50mm y 100mm

Como veis si le llega a 50mm una intensidad de luz "I", al doble de la distancia (por esta ley) le llega una intensidad de luz "I/4", Esto lo he representado en la figura anterior poniendo en 100mm cuatro cuadrados que tienen la luz entre todos que habia en el cuadrado de 50mm.

Bueno pues si habéis llegado hasta aqui leyendo esto que intento explicar, quizás ya os habéis percatado por donde voy ¿verdad?

Lo que quiero decir con este rollo y en pocas palabras, es que en la focal de 100mm entra cuatro veces mas de luz que en la de 50mm y al sensor le llega cuatro veces menos de luz.

 

Conclusión: Al sensor le llegara la misma intensidad de luz para F:4 sea 50mm o 100mm, ya que se compensa el sistema, esto es, por un lado en 100mm entra cuatro veces más de luz que a 50mm y por otro se atenúa 4 veces la luz, la resultante por tanto es la misma que en 50mm. Y esto pasa con cualquier focal.

Luego ya no debería extrañarnos si lo habéis entendido y yo he sido capaz de explicarlo, que el diafragma se abra diferente para un mismo f en objetivos de diferentes focal. Y tampoco ya nos debe extrañar que un objetivo de 1,8 sea relativamente pequeño a 10mm de focal y en cambio a 500mm sea un enorme cilindro.

Hay que tener en cuenta un punto mas que no he comentado, y es que esto es cuando todo es ideal.

En los objetivos  reales más largos suelen tener más pérdidas añadidas, por lentes, absorciones de luz en el camino, etc. de ahí que si ponemos en un objetivo de 50mm muy bueno una apertura de 4 y medimos la velocidad de obturación para una cierta exposición, la velocidad probablemente será más rápida que en las mismas condiciones de f:4 en un 100mm, porque tiene más lentes o hay reflexiones internas en el camino hasta el sensor.

Esa diferencia también está definida mediante un número que se llama “T” y que define la luminosidad total del objetivo real. Cuando T= f ocurre lo que he comentado en este post, es lo ideal,  pero si T>F ocurrirán las cosas que he hablado, no dará el fotómetro una lectura igual a f:4 en el objetivo de 50mm que en el de 100mm. por pérdidas adicionales, que las podéis cuantificar simplemente por el decremento de la exposición en el de 100mm. No suele ser mucho pero estan provadlo si teneis un buen objetivo luminoso fijo con otro de mas focal y menos luminoso.

Esto significa que un objetivo luminoso fijo a diafragmas altos como f:8 puede seguir siendo más luminoso que otro a f:8 igualmente ajustado (esto ya es para nota y para que lo penséis).

En fin espero que haya podido dejar claro este temapara algunos :-)