摄影光学基础知识

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1、摄影光学基础知识照和机的工作过程，概略地说是应用光学成象原理，通过照和镜头将被摄物体成象在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成象原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成象原理。人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪屮，光的微粒流理论在光学屮仍占优势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初，以杨氏(Young)和菲涅耳(Fresnel)的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是：光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒(屋子)的性质，但从整体来说，

2、它既不是波，也不是微粒，也不是它们的混合物。从木质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周围宇间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长，用X表示。传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示,一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率，用v表示。经过Is振动传播的距离称为速度，用“v”表示。波长、频率、周期和速度之间有如下关系：v二入/T,v=1/T,v=Xv由此可见，光的波长与频率成反比。实际上光

3、波只占整个电磁波波段的很小一部分，见图1-2-1o红外线x斛我600700濃长5m)图1-2-1电磁波按波长的分类•10-爭按如m)波长在400〜700nm的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛屮产生不同的颜色感觉，按照波长由长到短,光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空屮具有完全相同的传播速度，数值是c=300,000km/so光既然是电磁波，研究光的传播问题，应该是一个波动传播问题，但是在设计照相机镜头及其他光学仪器时，并不把光看作是电磁波，而是把光看作是能传播

4、能虽的几何线，叫做光线。光源A发光就是向四周发出无数条几何线，这无数条具有方向的几何线就叫做光线。这样在几何光学小研究光的传播问题，就变成了一个几何问题、数学问题,问题简化多了。下面叙述几何光学的几个基木定律——光线的传播规律：⑴光的直线传播定律光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质屮光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活屮随时随地可以见到，如物体被光照射而成影，小孔成象等。光的直线传播引出了光线这个概念。(2)光的独立传播定律光的传播是独立的，当不同光线从不同方向通过介质某一点时，彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时，它的作用为简单的

5、叠加。光线的这一性质，使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头，在成象面上成象。(3)光的反射定律当光传播到两种不同介质的分界面时，就会改变传播方向，发生光的反射。光的反射定律指出：①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。②人射角和反射角相等。如图1-2-2所示，入射光线与法线N的夹角记为入射角，用i表示；反射光线与法线N的夹角记为反射角，用n表示。则有i=no光的反射现象还具有可逆性，、假如光线逆着原來反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原來入射光线的方向反射出去。法线N1>2反射定律随着界

6、面的不同，反射乂可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜了上的光线，入射点都落到同一平面上，其反射都向着同一方向，如图1-2-3(a)所示，则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时(如毛玻璃面等)，由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成，光线便从各个不同的方向反射出去，称为漫反射，如图1-2-3(b)所示。但需注意在漫反射现彖中，就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。光的反射，在照相术中起着相当垂要的作用。例如人木身并不发光，但当光线从各个角度照射到人身上后，光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照，就是遵循光的

7、反射定律。