入射面和折射面的定义是什么(什么是折射角什么是入射角)

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前面因为升级这个产品本身的部分不多，所以写了很多延伸话题，朋友们就看热闹吧。

与尼康的电磁光圈设计不同，佳能第三代“爱小白”在设计上略有提升，升级幅度远不及小哥哥第二代“爱小小白”。为什么会有这样的升级策略？一、爱大白兔EF 70-200mm f/2.8L 2010年发布的IS II USM结构已经相当成熟，但改装程度不高。它的性能在各种70-200mm镜头中还是顶尖水平，用户满意度也挺高，所以只做了小改动。

其实你仔细看一下第一、二、三代EF 70-200mm f/2.8L IS，会发现它们在结构上基本一致。每一代的基本区别是升级了具体的镜片规格:从第一代到第二代，4 UDs改为5 UDs+1萤石(不改变结构的情况下这个变化其实挺大的)，从第二代到第三代，增加了ASC镀膜…当然还有重量和最近对焦距离。

这里可以解读一下“XXX镜头能喂饱XXX身体吗？”经常收到问题邀请和私信评论问这个问题。其实我在文章里不止一次回答过这个问题。你需要知道一个客观事实——镜头提供的光学分辨率和像素提供的采样率之间的关系，不仅仅是能不能馈的问题。首先要知道什么是光学分辨率。有限孔径光学系统产生的衍射图样决定了它的光学性能极限。两个等亮度点光源通过有限孔径光学系统形成的像将被衍射成艾里斑的形式。当间隔逐渐缩短到可以分辨时，就是这个光学系统的角分辨率极限，用数值孔径NA表示为0.61λ/NA，用f数表示为1.22λ(f/#)。显然，光学系统的

如果对正弦目标板测试空之间的极限分辨率，在无像差的理想状态下，系统的MTF与衍射图样的大小直接相关，无像差系统的极限分辨率为MTF的截止频率，即:

因为光学系统本质上是一个低通滤波器，不可能传输高于截止频率的空之间的频率信息。从这个公式不难看出，影响光学极限分辨率上限的因素其实并不是很复杂，主要是波长和孔径。对于单色成像，波长的影响会非常明显。比如，同一个镜头，同一个传感器，F值相同，660nm光源的极限分辨率明显低于470nm光源:

同时，这也呈现了另一个事实:原则上，光圈孔径越大，光学分辨率越高。同时，它应该有助于理解为什么大画幅和中画幅镜头天生更容易实现高分辨率。然而，应该注意，上述概念是基于没有像差和设计缺陷。换句话说，镜头的实际分辨率主要受像差影响。旧镜头能否“养活”新的高像素机身，往往取决于像差(旧镜头受制于结构、材料、组装工艺等问题。，所以很难很好的控制像差，尤其是光圈大的时候)。减小光圈以提高分辨率的实际原因是为了减小像差。事实上，新镜头的设计。

至于设计上的缺陷，对比两个同样12mm F2.8的镜头就很清楚了:

通常设计的12mm镜头的前置镜头组尺寸较小，镜头性能相对较弱，最终会出现明显的暗角、球差、彗差等问题。相反，优质的12mm镜头，光线追迹更紧凑，边缘阴影更小，全开F2.8时可以达到更高的分辨率

除此之外，观看模式的影响也是非常明显的——当你用每英寸低像素的相机拍摄，或者在手机等小屏幕上观看用旧镜头拍摄的照片，或者用低分辨率显示器拍摄时，由于高频信息基本被擦除，直接观察时很难发现成像缺陷，大脑修复后可能会感觉良好。但如果换成高像素机身，大尺寸高分辨率显示器，因为采样率大大提高，细节还原更准确，画面会受到毁灭性打击。PS:最近也看到有媒体在做手机和相机的PK，但是测试方式明显不公平。在北京晚高峰的三环上看不到兰博基尼和捷达的性能差异。

而“喂养”是一个非常主观的概念。什么标准可以称之为“饲养”？根据测量的MTF，我们可以计算物平面和像平面的分辨率。比如我们把MTF的20%对比度定义为“喂养”。在这种情况下，假设某个镜头像场中的某个点可以达到250线对/mm，有公式:

20线对/毫米可以转换成2微米的单个像素长度。假设这个镜头在0.076倍放大的距离拍摄，此时的物体长度应该是2微米/0.076=26微米，也就是在我们设定的“喂”的前提下，最大可分辨26微米的物体。

此时，如果我们换一个传感器，比如IMX410，它的像素长度为5.94微米，那么我们可以计算出84线对/mm的传感器分辨率，物体分辨率达到78微米，小于之前设定的“进给”值，也就是说此时传感器无法“进给”镜头。反之，IMX577的单像素长度为1.55微米，理论上可以达到322线对/mm，物体分辨率为20微米。这个时候我们设定的“饲料”值就达不到了。这时候可以说是镜头给不了传感器。

但显然你要注意到，传感器上的每个位置都有一个独立的MTF，MTF会受到工作距离、传感器尺寸、光圈数甚至光波长的影响。随机分配的A点和B点的分数会相差很大，MTF调制值多少才算够，没有定论。各种对比度的差异是显而易见的，它们还取决于显示器和观看条件:

所以这个话题严格来说是无解的。如果硬要说XXX镜头能不能喂饱XXX的身体，简单来说，像差矫正越好，在高分辨率、大目标输出的情况下，能达到的视觉效果越好。新的商用镜头可以满足未来5000万像素甚至7000万像素的采样要求是没有问题的。

两代70-200的F2.8，也有8年的时差，是口碑最好，销量最难的镜头之一。差不多是时候推动和刺激市场了…所以在我看来，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM更多的是因为营销机制而生，那么问题来了，挤牙膏就代表不配吗？

当然不是！这显然是两个问题。EF 70-200mm f/2.8L IS III USM最大的变化就是增加了ASC镀膜，在面对强光源时表现出了与上一代的区别:

上图是二代，下图是三代:

很明显，三代的眩光要小很多，镀膜的作用相当明显。其实镀膜也是大家会非常重视的一个重要技术镇。从设计上看，镜片镀膜的主要方向是防反射。镀膜本身就是在光学表面沉积不同物质的技术，厚度为波长的几分之一(典型值为1/4或1/2)。作为常见的电介质材料，玻璃表面的菲涅耳反射率R为:

I是入射角，I ‘是折射角，第一项是垂直于入射面的偏振光的反射，第二项是在另一个偏振面的反射。虽然这个公式可以简化为:

N’和N’分别是两种介质的折射率。对于计算反射和透视，垂直入射和不吸收材料是大前提(当然也是效果最好，最容易理解和得出结论的前提)，所以镀膜不是一劳永逸的设计。它的设计折射率需要与透镜基底的折射率相匹配，才能实现相消干涉，这也与透镜之间的距离和厚度有关。经典的1/4波低反射膜的原理在于，垂直入射光经膜的第二面反射后，与第一面反射的光相遇时，正好相差1/2波长，因此可以实现相消干涉，即没有反射光的完全抵消。这里省略了计算过程，直接得出结果。如果能完全消除空气体-玻璃界面的反射，则需要镀一层折射率等于玻璃折射率平方根的四分之一波长膜。但无论镀膜面还是透镜面，反射率和透射率都会随着波长而变化。所以给定的1/4波长镀膜只能针对某一个波长，干涉效果很难达到。比如黄光的反射率最小，意味着红光和蓝光的反射率会更高。因此，需要制作多层膜，将不同折射率和厚度的膜组合起来应用于不同的镜片。窄带滤波器的设计也是基于这一原理。

正是因为镀膜的针对性设计，无法做到广泛全面，所以对于RGB摄影来说无法完全消除干扰，眩光鬼影自然也就完全消除了。而且别忘了它的设计前提是正入射，对于斜射光会变得更加复杂。

那么学习涂料的意义是什么呢？首先，是增加玻璃材料的化学稳定性。比如氟化镁镀膜可以增加强度，对于渴望大光圈低像差的朋友来说，这样的设计意味着不可避免的堆叠。以RF50为例，EF版的镜片数量从8个增加到了15个，也就是多了14个折射面。如果不在镀膜上下功夫，就意味着光通量明显下降，鬼影明显增加。其实可以达到RF50的中心T值。而且，镜头技术不仅仅是为了摄影。例如，在以激光为光源的单色系统中，三个膜系的组合可以使指定波长的反射率为零，因此镀膜技术也被广泛应用于各种成像系统中。

对于摄影镜头来说，基本上所有的镜头都会镀膜，只是特殊工艺会单独标注。比如EF 70-200mm f/2.8L IS III USM采用的ASC，增加了内部空气体层的二氧化硅涂层，而SWC采用高低层次随机排列的楔形微结构，逐渐减缓折射率的变化，目的是实现减反射。官方数据更详细，所以不是。

之前邀请平台回答“T值是多少？”这也是我之前文章里写的。简单来说，T值就是光圈F值/透过率的平方根，代表通过镜头到达传感器或胶片的有效光通量，即影响传感器或胶片的照度。对于全自动相机，这个值没有意义，因为内置的测光元件会自动计算并补偿曝光。但对于人工干预较多的电影内容制作来说，这一点非常重要。同样T值的镜头有效光通量是一样的，换镜头时不需要调整参数，往往是一件很容易做到的事情。

对于EF 70-200mm f/2.8L IS III USM这种兼顾人像的镜头来说，好的镀膜意味着背光更清晰，这当然是一种进步。从其综合性能测试的表现来看，如果你有二代，那就是熟悉配方的熟悉味道。最好在它最擅长的200mm端全开。如果要对比分辨率，就拿佳能著名的MTF天花板播放器EF180来说吧。

上图是中央部分，左边是EF 70-200mm f/2.8L IS III USM在190mm F3.5，右边是EF 180mm F3.5L全开。可以看到，后者虽然焦距更少更短，但分辨率相对更高，而且达到了边缘:

EF 70-200mm f/2.8L是III USM更好，所以虽然两者功能不太一样，5D4上用F3.5拍摄，不管是远距离还是中距离，其实差别不大，所以毫无疑问EF 70-200mm f/2.8L是III USM还是在世界之巅。

模糊效果就不用说了。由于在200mm端视角变窄，在长景深环境下拍摄背景几乎可以模糊成一片，其光斑几乎无可挑剔。只有边缘会出现一定口径的腐蚀，效果还是挺好的。

分散方面没什么好抱怨的。结合机内校正，基本不会对成像造成负面影响，但其最近对焦距离为1.2m，70mm端也是。在室内玩时，你应该稍微注意一下距离。

说到长焦镜头，就不得不说卡口直径的影响了。大家讨论的点，基本上都是被拿偏了。广角镜头的唯一问题是传感器边缘照明:

这是余弦的四次方定律。当倾斜角为5度时，H点的照度是A点的98.5%，10度时为94%，30度时为56.3%，60度时仅为6.3%。没有逆原因，因为出瞳自然是后向的，镜后距离很短，斜入射的潜在隐患比较大。但实际上，对于可以改变物理条件的透镜系统，余弦的四次方并不完全是一个“定律”。比如可以通过结构设计使出瞳的外观尺寸随离轴点增大，或者桶形畸变足够大，保证θ角小于对应物体正方形视场角的合适值。在这些设计下，余弦的四次方函数是可以校正的，很多超广角镜头都在这方面进行了改进。

其实卡口的直径对长焦镜头的影响更大。以200mm的F2.8为例，入瞳直径达到了71.4mm，明显超过了刺刀的直径，更不用说那些入瞳直径会超过100mm的白头巨炮了。此时，需要前组大直径凸透镜收集光束，扩大入瞳，但同时需要向后和向下移动出瞳，以确保出射光不受卡口限制。因此，

上光圈400mm F2.8，下光圈400mm F5.6两个光圈造成的光圈和结构明显不同:

而且，为了校正像差，我们不得不从大光圈的前置镜头组开始，使用昂贵的特殊镜头，这意味着成本飙升。但无论如何，这只是设计制造上的一个大挑战，并不会明显影响用户的使用。

综上所述，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM虽然进步不大，但是因为站在了巨人的肩膀上，几乎没有对手哪怕是微小的改动也能撼动其地位(新适马Sport可期)。如果你用的是小光圈长焦镜头，想升级一下提升画质，适应更多的拍摄题材，可以考虑12999的三代，不过现在二代是100。