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2006-10-17 20:04 |
攝影光學(xué)基礎(chǔ)
照相機(jī)的工作過程，概略地說是應(yīng)用光學(xué)成像原理，通過照相鏡頭將被攝物體成像在感光材料上。下面將粗略地介紹攝影光學(xué)成像原理：人類對于光的本性的認(rèn)識，光線的傳播及透鏡成像原理。 "@@u3`#
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人類對于光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了漫長而又曲折的過程。在整個18世紀(jì)中，光的微粒流理論在光學(xué)中仍占優(yōu)勢，人們普遍認(rèn)為光是微小的粒子組成的，從點光源發(fā)出并以直線向四面八方輻射。19世紀(jì)初，以楊氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作為代表逐步發(fā)展成今天的波動光學(xué)體系。如今對光的本性認(rèn)識是：光和實物一樣，是物質(zhì)的一種，它同時具有波的性質(zhì)和微粒（量子）的性質(zhì)，但從整體來說，它既不是波，也不是微粒，也不是它們的混合物。 Ad8n<zt|
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從本質(zhì)上，講光和一般無線電波并無區(qū)別，光和電磁波一樣是橫波，即波的振動方向與傳播方向垂直。一個發(fā)光體就是電磁波的發(fā)射源，發(fā)光體發(fā)射的電磁波向周圍空間傳播，和水波波動產(chǎn)生的波浪向四周傳播相似。強(qiáng)度最大或最小的兩點距離稱為波長，用λ表示。傳播一個波長所需的時間稱為周期，用T表示，一個周期就是一個質(zhì)點完成一次振動所需要的時間。1秒內(nèi)振動的次數(shù)稱為頻率，用ν表示。經(jīng)過1s振動傳播的距離稱為速度，用“v”表示。波長、頻率、周期和速度之間有如下關(guān)系： S(I{NL}= $
v=λ/T ，ν=1/T，v=λν )3}9K
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由此可見，光的波長與頻率成反比。實際上光波只占整個電磁波波段的很小一部分。波長在400～700nm的電磁波能夠為人眼所感覺，稱為可見光，超過這個范圍人眼就感覺不到了。不同波長的可見光在我們的眼睛中產(chǎn)生不同的顏色感覺，按照波長由長到短，光的顏色依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等色。不同波長的電磁波在真空中具有完全相同的傳播速度，數(shù)值是c=300,000km/s。 u#$]?($}d
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光既然是電磁波，研究光的傳播問題，應(yīng)該是一個波動傳播問題，但是在設(shè)計照相機(jī)鏡頭及其他光學(xué)儀器時，并不把光看作是電磁波，而是把光看作是能傳播能量的幾何線，叫做光線。光源A發(fā)光就是向四周發(fā)出無數(shù)條幾何線，這無數(shù)條具有方向的幾何線就叫做光線。這樣在幾何光學(xué)中研究光的傳播問題，就變成了一個幾何問題、數(shù)學(xué)問題，問題簡化多了。 W?R6ZAn
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下面敘述幾何光學(xué)的幾個基本定律——光線的傳播規(guī)律： kk@fL
(1)光的直線傳播定律 光在均勻介質(zhì)中，是沿著直線傳播的，即在均勻介質(zhì)中光線為一直線。光的直線傳播現(xiàn)象在日常生活中隨時隨地可以見到，如物體被光照射而成影，小孔成像等。光的直線傳播引出了光線這個概念。 61>.vT8P
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(2)光的獨立傳播定律 光的傳播是獨立的，當(dāng)不同光線從不同方向通過介質(zhì)某一點時，彼此互不影響。當(dāng)兩支光線會聚于空間某一點時，它的作用為簡單的疊加。光線的這一性質(zhì)，使被拍攝物體各點的光互不影響地進(jìn)入照相鏡頭，在成像面上成像。 Xll}x+'uZK
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(3)光的反射定律 當(dāng)光傳播到兩種不同介質(zhì)的分界面時，就會改變傳播方向，發(fā)生光的反射。光的反射定律指出： z uad~%D<I
①入射光線、反射光線和分界面上光投射點的法線在同一平面內(nèi)，人射光線與反射光線分別位于法線的兩側(cè)。 9G#n 0&wRJ
②人射角和反射角相等。入射光線與法線N的夾角記為入射角，用i表示；反射光線與法線N的夾角記為反射角，用α表示。則有i=α。光的反射現(xiàn)象還具有可逆性，假如光線逆著原來反射光線方向入射到界面上，那么它將逆著原來入射光線的方向反射出去。隨著界面的不同，反射又可分為定向反射和漫反射。從一個方向入射到光亮、平整的鏡子上的光線，入射點都落到同一平面上，其反射都向著同一方向，則稱為定向反射。當(dāng)光從一個方向投射到粗糙表面上時（如毛玻璃面等），由于粗糙面可以看成由許多角度不同的小平面組成，光線便從各個不同的方向反射出去，稱為漫反射。但需注意在漫反射現(xiàn)象中，就每一條光線而言都還是遵循反射定律的。 ox~o J|@
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光的反射，在照相術(shù)中起著相當(dāng)重要的作用。例如人本身并不發(fā)光，但當(dāng)光線從各個角度照射到人身上后，光線便可從各個角度有所反射。我們常利用反射光進(jìn)行拍照，就是遵循光的反射定律。
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不錯,長知識.