Question

圖甲是照相機的成像原理．通常把使用圖乙中35毫米有孔膠卷的照相機稱為135照相機．“快門“是使膠片獲得必要曝光量的時間控制機構(gòu)．“幕簾快門”是135照相機常用的一種快門，它由前后兩個幕簾組成；位于膠片前約3毫米處．圖丙是“幕簾快門”的工作原理圖．拍攝照片時，先將快門上弦，此時前、后幕簾的首尾部分重疊在一起，從膠片的左端運動到右端（如圖丙-（a）），與幕簾連接的彈簧同時被卷緊，為快門的開啟提供動力；然后按下快門按鈕，快門開啟，前簾先向左運動，而后簾依據(jù)攝影者設(shè)定的曝光時間滯后一段時間和前簾形成合適的縫隙寬度L后再開始運動（如圖丙-（b））．這樣，縫隙從膠片的右端運動到左端，使整個膠片依次獲得曝光（如圖丙-（c））．運動結(jié)束，膠片又全部被遮住，與幕簾連接的彈簧恢復(fù)原狀，即松弦（如圖丙-（d））．

下表是國產(chǎn)DF-1相機（135型）曝光時間與快門縫隙的對應(yīng)關(guān)系

T（秒）	1/1000	1/500	1/250	1/125	1/60	1/45	1/30	…
L（毫米）	2.5	5	10	20	41.5	55	83	…

請根據(jù)以上資料，回答以下問題．
（1）從DF-1相機曝光時間與快門縫隙的對應(yīng)關(guān)系表可以得出，各檔曝光時間對應(yīng)的幕簾運動速度有何特點？
（2）不同型號照相機的“幕簾快門”的縫隙運動方向是不同的．以攝影者為參照物，有的自左向右，有的自右向左，有的自上而下，有的自下而上，用這些相機拍攝運動物體時都會造成像的畸變．圖丁中（a）、（b）分別表示的是：拍攝時相機與汽車位置的示意圖和不發(fā)生畸變的圖象的示意圖；圖丁（c）、（d）所示的是：使用不同型號相機拍攝高速運動的汽車時形成的像．請根據(jù)像的畸變情況，寫出快門縫隙的運動方向．（a）______ （b）______（在橫線上填上：“自上而下”或“自下而上”或“自左向右”或“自右向左”）
（3）圖是用135相機拍攝的某學(xué)生（身高1.7米）在試用新標(biāo)準(zhǔn)乒乓球（直徑40毫米）的照片．拍攝時選用的快門速度為1/30秒．請估算照片中兵乓球運動的平均速度．

（4）在光照不足的環(huán)境下拍攝照片時需要用閃光燈來照明．閃光燈是一種發(fā)光時間短（約幾毫秒），發(fā)光強度高的光源．由于幕簾快門是通過兩個幕簾間形成的縫隙使整個攝影畫面曝光的，所以要使閃光燈瞬間發(fā)出的光全部進入畫面，必須在快門全開（前簾已復(fù)位，而后簾尚未釋放）的瞬間閃亮．DF-1型照相機的閃光燈聯(lián)動裝置是在前簾復(fù)位到終點附近時接通閃光燈的電路，使閃光燈工作．從DF-1相機快門縫隙與曝光時間的對應(yīng)關(guān)系表可知，為達到與閃光燈的同步，曝光時間應(yīng)如何選擇？
（5）圖是用某臺舊的DF-1照相機的1/250，1/125秒快門速度拍攝的，并用閃光燈照明的畫面．試根據(jù)畫面上留下的閃光影像（較深的區(qū)域），計算該相機“幕簾快門”的縫隙運動速度．

（6）某攝影愛好者為了在膠片上獲得直徑約為2毫米的太陽的清晰的像，他應(yīng)選用多大焦距的攝影物鏡來進行拍攝？已知太陽發(fā)出的光經(jīng)8.31分鐘射到地球，太陽的直徑為1.39×10⁹米．

Answer 1

【答案】分析：（1）知道膠卷的長度和曝光時間，求出幕簾運動的速度．
（2）①當(dāng)幕簾運動和汽車同向時，汽車像的高矮不發(fā)生變化，長度會變長；當(dāng)幕簾運動和汽車反向時，汽車像的高矮不發(fā)生變化，長度會變短．
②當(dāng)幕簾從上而下運動時或幕簾從下而上運動時，汽車的長度和高度不會發(fā)生變化，幕簾最后到達的部分會向汽車行駛的方向傾斜．當(dāng)幕簾從上而下運動時，汽車的長度和高度不會發(fā)生變化，但是汽車下方的像會偏向車行方向；當(dāng)幕簾從下而上運動時，汽車的長度和高度不會發(fā)生變化，但是汽車上方的像會偏向車行方向．
（3）從人的身高估計乒乓球的運動距離，又知道曝光時間，求出乒乓球的運動速度．
（4）曝光時間和閃光時間同步，閃光時間大約是幾毫秒，曝光時間也需要幾毫秒，根據(jù)這個時間確定曝光時間的選擇．
（5）知道曝光時間和膠卷曝光長度，根據(jù)速度公式求出縫隙運動速度．
（6）太陽距離地球很遠(yuǎn)，用攝影機拍攝太陽的像，太陽的像距離攝影機鏡頭的距離稍大于鏡頭的一倍焦距，可以近似的認(rèn)為這個距離就是凸透鏡的焦距．
△A'B'M∽△ABM，根據(jù)相似三角形求出近似的焦距OM．
解答：解：（1）幕簾運動速度是：v=，膠卷的長度是35mm保持不變，曝光時間是T越長，幕簾的運動速度越大．
（2）如c圖，幕簾運動，汽車也在運動，由于汽車的高度不變，汽車的長度變短，所以幕簾和汽車行駛的方向相反，汽車向左運動，所以幕簾自左向右．
如d圖，幕簾運動，汽車也在運動，由于汽車的長度和高度都沒有發(fā)生改變，只是汽車的下方傾斜于汽車行駛的方向，所以幕簾自上向下運動．
（3）從人的身高知，乒乓球在s內(nèi)大約運動了1.7m的，所以乒乓球運動距離是：s=×1.7m．
乒乓球運動的速度是：v===34m/s．
（4）曝光時間和閃光時間同步，閃光時間大約是幾毫秒，曝光時間也需要幾毫秒．
由曝光時間和快門縫隙的對應(yīng)關(guān)系知，
s=1ms；
s=2ms；
s=4ms；
s=8ms；
s=16.7ms．
所以曝光時間在s以內(nèi)．
（5）照相機s快門速度拍攝時，所以縫隙速度為：v'===1875mm/s．
照相機s快門速度拍攝時，所以縫隙速度為：v''===3250mm/s．
（6）∵△A'B'M∽△ABM，
∴=，
∴=，
∴OM=215.22mm．
故答案為：（1）曝光時間是T越長，幕簾的運動速度越大；（2）自左向右；自上而下；（3）乒乓球的運動速度是34m/s；（4）為達到與閃光燈的同步，曝光時間在s以內(nèi)；（5）快門速度為s時，縫隙速度為1875mm/s；
快門速度為s時，縫隙速度為3250mm/s；（6）攝影機焦距約是215.22mm．
點評：首先明確135照相機的工作原理，才能完成本題，本題主要考查速度計算，并且和數(shù)學(xué)聯(lián)系起來，體現(xiàn)學(xué)科間的整合．