光圈指数中的规律

使用过相机的朋友会发现，几乎所有相机镜头的光圈环上都刻有相同的光圈指数:1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22

乍一看，这组光圈指数非常不规则，难以记忆。相机设计师必须与用户打交道吗？

细心的朋友会发现孔径指数是不规则的，但有规律的:每隔一个指数，这个值就会翻倍；相邻指数的比率大约等于。例如:1.4×2，2×2.8...为什么要这样设置光圈指数？

让我们先看看孔径和孔径指数之间的关系。通过调节孔径环，可以选择不同的孔径指数来改变透镜中光孔(孔径)的直径，从而改变进入透镜的光的能量。你会发现当孔径指数小时，孔径变大。因为每单位时间进入透镜的光的能量与孔径面积成比例，即与孔径直径的平方成比例，并且相邻折射率的比率大约等于，对应于其相邻折射率的孔径面积的比率大约等于2。

现在，我们不难理解照相机设计者的苦心:光圈指数是不规则的，为了使进入镜头的光的能量在每单位时间内有规律地变化，也就是说，对于每一个大光圈(光圈指数小一档)，进入镜头的光的能量在每单位时间内加倍。那么，我们为什么要调整光圈呢？

我们知道照相机是利用透镜成像原理制成的，而且图像必须在感光胶片上形成。当快门打开时，摄影胶片必须接收一定量的光能(即胶片的正常曝光)才能获得好的胶片。进入镜头的光能首先取决于物体的亮度，亮度变化很大。为了使曝光正常，必须根据场景的亮度来控制进入镜头的光能。

控制进入镜头的光能通常是通过调节光圈和快门速度来实现的。如前所述，孔径大小可以控制每单位时间进入透镜的光的能量，而快门速度可以控制光进入透镜的时间。

拍摄移动物体时，如果快门速度太慢，拍摄的照片会模糊。当快门速度增加时，光进入镜头的时间变短。只有通过相应地增加孔径(减小孔径指数)以增加每单位时间进入透镜的光能量，才能保证正常曝光。

相机的快门速度水平也根据2重关系来设置:250、125、60、30、15...分别代表1/250秒、1/125秒、1/60秒、1/30秒、1/15秒...因此，对于快门速度变化的每一级，光进入透镜的时间变化2倍。正因为光圈指数和快门速度的级别是根据2倍的关系来设置的，所以它给用户调整带来了方便:如果用户选择60(1/60秒)的快门速度和11的光圈指数，底片通常是曝光的，那么当他根据需要(例如拍摄快速移动的物体)将快门速度改变到125(比原始速度大一个级别)时， 他只需要调整光圈指数到8(光圈也比原来大一级)，底片仍然正常曝光。

大多数现代相机使用电子设备来自动控制曝光。这也是基础，除了用户不需要反复调整光圈和快门。