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1、摄影光学基础知识摄影光学基础知识 照相机的工作过程，概略地说是应用光学成象原理，通过照相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世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优势，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，以杨氏和菲涅耳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的性质，但从整体来说，它既不是波，也不是微粒，也不是它们的混合物。 从本质上，讲光
2、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空间传播，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，用表示。经过1s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=/T ，=1/T，v= 由此可见，光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分， 见图1-2-1。 波长在400700nm的电磁波能够为人眼所感觉，称为
3、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中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中具有完全 相同的传播速度，数值是c=300,000km/s。 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能量的几何线， 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。这样在几何光学中研究光的传播问题，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本定律光
4、线的传播规律： (1)光的直线传播定律 光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质中光线为 一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到，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： 入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在
5、同一平面内，人射光线与反射光 线分别位于法线的两侧。 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，用表示。则有i=。光的反射现象还具有 可逆性，假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原来入射光线的方 向反射出去。 随着界面的不同，反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的 镜子上的光线，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，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所示。但需注意在漫反射现象中，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重要的作用。例如人本身并不发光，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 遵循光的反射定律。
