La ley del cuadrado inverso de la fotografía
¿Qué significa la ley del cuadrado inverso de la fotografía? Para ayudar con la fotografía, tuve que hacer de tripas corazón y decirlo. Una de las cosas más importantes que hay que saber en la fotografía con flash es la ley del cuadrado inverso, que describe la disminución de la intensidad de la luz a diferentes distancias. Lo presentaré en detalle a continuación. Echemos un vistazo.
Ley del Cuadrado Inverso de la Fotografía 1 Ley del Cuadrado Inverso de la Iluminación:
La suma de la iluminación sobre la superficie de un objeto no sólo está relacionada con la intensidad luminosa de la fuente de luz, pero también está relacionado con la distancia desde la fuente de luz a la superficie del objeto. Cuando la distancia desde la superficie del objeto a la fuente de luz permanece constante, la iluminación sobre la superficie del objeto es proporcional a la intensidad luminosa de la fuente de luz. Por el contrario, cuando la intensidad luminosa de la fuente de luz permanece constante pero la distancia desde la superficie del objeto cambia, la iluminación sobre la superficie del objeto será inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Si la iluminancia a una distancia de irradiación de 1 m es X unidades, entonces la iluminancia a una distancia de irradiación de 2 m es 1/4x unidad.
Esta ley sólo se aplica a fuentes de luz puntuales generales, como lámparas, linternas, etc. No es totalmente adecuado para fuentes de luz tubulares largas y haces convergentes.
La importancia de la fotografía:
La ley de iluminancia del cuadrado inverso se utiliza a menudo en la fotografía con luz artificial y tiene un valor práctico importante para estimar la iluminación interior y la exposición a la luz natural en interiores. Cuando la intensidad de la fuente de luz permanece constante y la distancia entre el objeto y la fuente de luz cambia, calcule el múltiplo del cambio en la iluminación en la superficie del objeto. Este múltiplo es también el múltiplo que la combinación de exposición necesita cambiar.
La fotografía criminal se utiliza para registrar escenas e identificar pruebas físicas.
Esa foto debe tener ciertos estándares claros. El entorno de rodaje de la fotografía criminal suele ser en interiores. Cuando las condiciones de iluminación no son buenas, es necesario aumentar la fuente de luz y calcular la exposición correcta mediante la ley del cuadrado inverso de la iluminación para asegurar que la fotografía satisfaga claramente las necesidades del trabajo.
Los antecedentes históricos del descubrimiento de la ley del cuadrado inverso 2 1 y las dos leyes en la fotografía
La ley de la gravitación universal es el resultado de más de 20 años de investigación por parte del el gran científico Newton. Empezó a pensar desde la caída de una manzana hasta el movimiento de las estrellas y resumió las leyes de interacción entre los objetos. Publicado por última vez en 1687, su expresión matemática es:
. Basado en la investigación de Kepler y Tycho sobre las leyes del movimiento planetario, resumió y promovió la fuerza gravitacional de la interacción entre cualquier objeto, afirmando que todo en el cielo y en la tierra sigue las mismas leyes, negando por completo la idea de diferentes. fuerzas religiosas en el cielo y la tierra.
Este es un salto en la historia de la comprensión humana. Newton utilizó la gravitación universal para explicar con éxito el fenómeno de las mareas. Los descubrimientos posteriores de Neptuno y Plutón confirmaron aún más la exactitud y el establecimiento de la ley de la gravitación universal, unificaron el movimiento en el cielo y el movimiento en la Tierra y revelaron el primer velo de la gravedad. misterio del universo, y dio un paso adelante El primer paso para que la humanidad comprenda el universo y la naturaleza.
La ley de Coulomb fue establecida por el científico francés Coulomb en 1785. Coulomb notó que la fuerza electrostática entre cargas tiene muchas similitudes con la gravedad y planteó audazmente la hipótesis de que la ley de la acción electrostática tiene una forma similar a la gravedad. Expresó la fuerza de carga como:
Las generaciones posteriores la llamaron "ley de Coulomb".
Tanto la fuerza como la distancia obedecen a la relación del cuadrado inverso. La carga eléctrica Q en la ley de Coulomb es equivalente a M en la gravitación universal. La diferencia es que la gravitación universal es siempre gravedad y la fuerza de Coulomb puede ser gravedad o repulsión.
2. Respecto a la constante electrostática K y la constante gravitacional g.
Más de 100 años después de que Newton descubriera la gravedad, el científico británico Cavendish utilizó un sofisticado dispositivo de equilibrio de torsión para medir con mayor precisión la constante gravitacional G en 1798. En ese momento, nadie superó su precisión de medición. Antes de esto, la gente sólo sabía que existía esa constante, pero no sabían qué tan grande era. Esto obstaculizó la investigación de la gente sobre una serie de cuestiones relacionadas con los planetas, como la masa, la densidad y el radio de los planetas. La constante gravitacional es la medida menos precisa.
Porque para medir G, primero es necesario medir la fuerza gravitacional F. La fuerza gravitacional es demasiado débil y no puede proteger la interferencia de otros objetos, por lo que es difícil realizar experimentos. El dato recomendado por el Comité de Datos Científicos y Técnicos del Consejo Internacional de Ciencia y Tecnología en 1986 es G = 6,6725985×10-1m 3/kg*.
Para la constante electrostática K, Coulomb también utilizó la torsión para medir el valor de K en el proceso de derivar la ley de interacción electrostática. No está claro si Coulomb utilizó una balanza de torsión inspirada en el experimento de Cavendish o si tuvieron la misma idea.
La medición de la constante electrostática es mucho más precisa que la constante gravitacional, porque la fuerza entre dos cuerpos cargados es obvia y es fácil de proteger contra interferencias externas. En unidades SI, k = 8,9875× 10 9 nm 2/c 2 .
3. ¿Es confiable el cuadrado de la distancia entre las dos leyes?
¿Existe alguna desviación de la ley del cuadrado inverso? Es decir, si el índice de R debe ser igual a 2 es una cuestión que preocupa a los científicos. Si la proporción del cuadrado inverso en la ley de Coulomb se desvía, la masa en reposo de los fotones será teóricamente distinta de cero, lo que hará que la velocidad de la luz en el vacío se vuelva más rápida (dispersión en el vacío), será necesario modificar la fórmula de radiación del cuerpo negro y la carga no se conservará, lo que sacudirá todo el electromagnetismo y la física de los cimientos del edificio.
Durante los últimos cientos de años, con la aparición de instrumentos de precisión y la mejora de la tecnología experimental, con los esfuerzos de muchos científicos, el índice de distancia ha alcanzado una precisión de 2+3×10. Aunque la precisión es muy alta, si es estrictamente igual a 2 sigue siendo motivo de preocupación generalizada entre los físicos y necesita más pruebas.
Si el índice de gravedad se desvía provocará una serie de problemas como el fallo del teorema de Gauss en el campo de fuerzas, lo cual es contrario a lo que hemos aprendido. Por supuesto, es imposible imaginar que se violen estas leyes físicas básicas. Por ejemplo, si alguien anuncia que el exponente de R es ligeramente mayor o menor que 2, aunque sea un poquito, es posible que la física se revise nuevamente.
Además, si la similitud formal entre la ley de la gravitación universal y la ley de Coulomb significa algún tipo de unidad cualitativa intrínseca de estas dos funciones es todavía un misterio que debe ser revelado.
4. El ámbito de aplicación de estas dos leyes
En la escuela secundaria, la carga en la ley de Coulomb debe considerarse como una carga puntual estacionaria (dos cargas son relativamente estacionarias y ambas son en el sistema inercial), el objeto en la ley de la gravitación universal debe considerarse como una partícula, pero si no puede considerarse como una carga puntual y una partícula, su valor se puede obtener basándose en el principio de superposición vectorial de fuerza y. Teoría del cálculo.
La ley de Coulomb es la ley básica del electromagnetismo. Una gran cantidad de experimentos, incluida la famosa dispersión de partículas A y la exploración geofísica, han demostrado que la ley de Coulomb es confiable dentro del rango de 10 ~ 10 m, pero no se ha demostrado si la ley de Coulomb se puede establecer con precisión dentro del rango de 10 m y la distancia astronómica. sido confirmado experimentalmente.
Por supuesto, no hay razón para esperar que se viole la ley de Coulomb a largas distancias. La ley de la gravitación universal ha logrado un gran éxito en la discusión del movimiento de los cuerpos celestes en el sistema solar. ¿Hasta dónde se extiende su poder? Ahora, una nueva versión de la teoría general de la relatividad de Newton ha demostrado que "la universalidad de la teoría de la gravedad se extiende más allá del borde del universo" (Zhao Kai en mandarín). Así, desde la manzana que cae hasta la luna, desde el sol hasta el universo, en la imagen superior busca el vacío verde, y en la imagen inferior, el manantial amarillo, todos los fenómenos físicos que involucran la gravedad se reducen a una ley sencilla. En la inmensidad del universo, los movimientos aparentemente caóticos de las estrellas se rigen por un lenguaje matemático simplificado: la ley del cuadrado inverso. ¿No es éste el poder del conocimiento y la cristalización de la sabiduría humana?
Existen cuatro interacciones básicas en la naturaleza: interacción gravitacional, interacción electromagnética, interacción fuerte e interacción débil.
La interacción fuerte y débil es una fuerza de corto alcance, y su rango de acción no supera la linealidad nuclear. En el mundo microscópico, la gravedad es insignificante comparada con la fuerza electromagnética. Por ejemplo, la fuerza de Coulomb entre electrones y protones es 10 veces más fuerte que la gravedad. Entonces, en el ámbito microscópico, la fuerza de Coulomb funciona.
Pero en todo el universo eléctricamente neutro, la gravedad hace que los cuerpos celestes se muevan regularmente en órbita. Es como un bastón que regula el movimiento de todo el mundo macroscópico.
Las dos leyes del cuadrado inverso, base de la existencia y desarrollo de la física, y los pilares que sustentan la física, se nos presentan con expresiones sorprendentemente similares. Creemos que el mundo está unificado y que las ciencias naturales son la ciencia que persigue la verdad, el bien y la belleza.