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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。 2# y!(D8
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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。 ?'dsiA[
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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： >*A"tk#oR
v=λ/T ，ν=1/T，v=λν bvK fxAih
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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。 <^APq8 >
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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。 MY[QYB kn}
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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： C{r Sq
(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。 j6NK 7Li
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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。 ve [*t
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