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(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí),光線的傳播及透鏡成像原理。
B~Xw[q n^6j9FQ7 人類對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長而又曲折的過程。在整個(gè)18世紀(jì)中,光的微粒流理論在光學(xué)中仍占優(yōu)勢(shì),人們普遍認(rèn)為光是微小的粒子組成的,從點(diǎn)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(dòng)光學(xué)體系。如今對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)是:光和實(shí)物一樣,是物質(zhì)的一種,它同時(shí)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。
hTi$.y!k K:30_l< 從本質(zhì)上,講光和一般無線電波并無區(qū)別,光和電磁波一樣是橫波,即波的振動(dòng)方向與傳播方向垂直。一個(gè)發(fā)光體就是電磁波的發(fā)射源,發(fā)光體發(fā)射的電磁波向周圍空間傳播,和水波波動(dòng)產(chǎn)生的波浪向四周傳播相似。強(qiáng)度最大或最小的兩點(diǎn)距離稱為波長,用λ表示。傳播一個(gè)波長所需的時(shí)間稱為周期,用T表示,一個(gè)周期就是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)完成一次振動(dòng)所需要的時(shí)間。1秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率,用ν表示。經(jīng)過1s振動(dòng)傳播的距離稱為速度,用“v”表示。波長、頻率、周期和速度之間有如下關(guān)系:
e.V:)7Uc v=λ/T ,ν=1/T,v=λν
m$T-s|SY b(O3@Q6[ 由此可見,光的波長與頻率成反比。實(shí)際上光波只占整個(gè)電磁波波段的很小一部分。波長在400~700nm的電磁波能夠?yàn)槿搜鬯杏X,稱為可見光,超過這個(gè)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。
\.#>=!Ie '$zIbQ: 光既然是電磁波,研究光的傳播問題,應(yīng)該是一個(gè)波動(dòng)傳播問題,但是在設(shè)計(jì)照相機(jī)鏡頭及其他光學(xué)儀器時(shí),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(gè)幾何問題、數(shù)學(xué)問題,問題簡(jiǎn)化多了。
s#=7IH30 O#S.n#{ 下面敘述幾何光學(xué)的幾個(gè)基本定律——光線的傳播規(guī)律:
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xp)a%=7 (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(shí)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(gè)概念。
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