照相机成像原理和构造
光博会后看到照相机后的观后感，了解照相机原理及构造，以下资料来自专业人士介绍以及所学工程光学教材知识。
照相机的镜头是一个凸透镜，来自物体的光经过凸透镜后，在胶卷上形成一个缩小、倒立的实像。
胶卷上涂着一层感光物质，它能把这个像记录下来，经过显影、定影后
成为底片，用底片洗印就得到相片。
照相时，物体离照相机镜头比较远，像是倒立、缩小的。
照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后，被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像，经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。
最早的照相机结构十分简单，仅包括暗箱、镜头和感光材料。现代照相机比较复杂，具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统，是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。1550年，意大利的卡尔达诺将双凸透镜置于原来的针孔位置上，映像的效果比暗箱更为明亮清晰；1558年，意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈，使成像清晰度大为提高；1665年，德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带的单镜头反光映像暗箱，因为当时没有感光材料，这种暗箱只能用于绘画。
1822年，法国的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片，但成像不太清晰，而且需要八个小时的曝光。1826年，他又在涂有感光性沥青的锡基底版上，通过暗箱拍摄了一张照片。
1839年，法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机，它是由两个木箱组成，把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦，用镜头盖作为快门，来控制长达三十分钟的曝光时间，能拍摄出清晰的图像。
1860年，英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机；1862年，法国的德特里把两只照相机叠在一起，一只取景，一只照相，构成了双镜头照相机的原始形式；1880年，英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。
随着感光材料的发展，1871年，出现了用溴化银感光材料涂制的干版，1884年，又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷。
随着放大技术和微粒胶卷的出现，镜头的质量也相应地提高了。1902年，德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论，和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃，制成了著名的“天塞”镜头，由于各种像差的降低，使得成像质量大为提高。在此基础上，1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的、35毫米胶卷的小型莱卡照相机。
不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式取景器。1930年制成彩色胶卷；1931年，德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器，提高了调焦准确度，并首先采用了铝合金压铸的机身帘快门。
1935年，德国出现了埃克萨克图单镜头反光照相机，使调焦和更换镜头更加方便。为了使照相机曝光准确，1938年柯达照相机开始装用硒光电池曝光表。1947年，德国开始生产康泰克斯S型屋脊五棱镜单镜头反光照相机，使取景器的像左右不再颠倒，并将俯视改为平视调焦和取景，使摄影更为方便。
1956年，联邦德国首先制成自动控制曝光量的电眼照相机；1960年以后,照相机开始采用了电子技术，出现了多种自动曝光形式和电子程序快门；1975年以后，照相机的操作开始实现自动化。
任何一种分类方法都不能包括所有的照相机，对某一照相机又可分为若干类别，例如135照相机按其取景、快门、测光、输片、曝光、闪光灯、调焦、自拍等方式的不同，就构成一个复杂的型谱。
照相机利用光的直线传播性质和光的折射与反射规律，以光子为载体，把某一瞬间的被摄景物的光信息量，以能量方式经照相镜头传递给感光材料，最终成为可视的影像。
照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的，并通过镜头，把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上。
摄影时，必须控制合适的曝光量，也就是控制到达感光材料上的合适的光子量。因为银盐感光材料接收光子量的多少有一限定范围，光子量过少形不成潜影核，光子量过多形成过曝，图像又不能分辨。照相机是用光圈改变镜头通光口径大小，来控制单位时间到达感光材料的光子量，同时用改变快门的开闭时间来制曝光时间的长短。
从完成摄影的功能来说，照相机大致要具备成像、曝光和辅助三大结构系统。成像系统包括成像镜头、测距调焦、取景系统、附加透镜、滤光镜、效果镜等；曝光系统包括快门机构、光圈机构、测光系统、闪光系统、自拍机构等；辅助系统包括卷片机构、计数机构、倒片机构等。
镜头是用以成像的光学系统，由一系列光学镜片和镜筒所组成，每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据；取景器是用来选取景物和构图的装置，通过取
景器看到的景物，凡能落在画面框内的部分，均能拍摄在胶片上；测距器可以测量出景物的距离，它常与取景器组合在一起，通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来，在测距的同时完成调焦。
光学透视或单镜头反光式取景测距器都须手动操作，并用肉眼判断。此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法，可免除手动操作，又能避免肉眼判断带来的误差，以实现自动测距。
快门是控制曝光量的主要部件，最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类。镜头快门是由一组很薄的金属叶片组成，在主弹簧的作用下，连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭；焦平面快门是由两组部分重叠的帘幕(前帘和后帘)构成，装在焦平面前方附近。两帘幕按先后次序启动，以便形成一个缝隙。缝隙在胶片前方扫过，以实现曝光。
光圈是限制光束通过的机构，装在镜头中间或后方。光圈能改变能光口径，并与快门一起控制曝量。常见的光圈有连续可变式和非连续可变式两种。
光圈是限制光束通过的机构，表达光圈大小我们是用F值。光圈F值= 镜头的焦距/镜头口径的直径，从以上的公式可知要达到相同的光圈F值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。完整的光圈值系列如下：F1，F1.4，F2，F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16，F22，F32，F44，F64。
这里值得一题的是光圈F值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多，而且上一级的进光量刚是下一级的一倍，例如光圈从F8调整到F5.6，进光量便多一
倍，我们也说光圈开大了一级。简而言之，光圈值越大光圈越小，光圈值越小，光圈越大。记住光圈值中的数字是在分母上的，比如F8其实是F/8，分母越大数值越小。
光圈的作用有三点：
1、控制进光量：由于光圈控制镜头进光量的作用，在暗弱的光线下拍摄，需要使用大光圈镜头，一获得更多的光量；而在明亮的场合，则使用小光圈不至于曝光过度。
2、控制景深：光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。
3、控制像质：由于光学原理和制造成本的限制，摄影镜头在全开光圈时的像质并不是最佳的，通常在收缩光圈后，像质有明显的改善。
这里需要注意的是：光圈系数越小，在同一时间内的进光量则越多，且后一个数值的进光量是前面一个的一半，而前一个数值的进光量则是后面一个的两倍，比如f/5.6的进光量是f/4的一半，但同时却是f/8的两倍。对于消费型数码相机而言，光圈系数常常介于f/2.8~f/16之间.
快门
光圈的作用有三点：
1、控制进光量：由于光圈控制镜头进光量的作用，在暗弱的光线下拍摄，需要使用大光圈镜头，一获得更多的光量；而在明亮的场合，则使用小光圈不至于曝光过度。
2、控制景深：光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。
3、控制像质：由于光学原理和制造成本的限制，摄影镜头在全开光圈时的像质并不是最佳的，通常在收缩光圈后，像质有明显的改善。
这里需要注意的是：光圈系数越小，在同一时间内的进光量则越多，且后一个数值的进光量是前面一个的一半，而前一个数值的进光量则是后面一个的两倍，比如f/5.6的进光量是f/4的一半，但同时却是f/8的两倍。对于消费型数码相机而言，光圈系数常常介于f/2.8~f/16之间.快门的速度，由金属叶片的开放时间来决定。快门速度每向上或向下跳一格，暴光量加倍或减半。快门英文名称为Shutter，所以在我们单反相机模式旋钮上S表示快门优先。快门是相机上控制感光片有效曝光时间的一种装置。
快门的工作原理是这样的，为了保护相机内的感光器件，不至于曝光，快门总是关闭的；拍摄时,调整好快门速度后，只要按住照相机的快门释放钮(也就是拍照的按钮),在快门开启与闭合的间隙间,让通过摄影镜头的光线,使照相机内的感光片获得正确的曝光，光穿过快门进入感光器件，写入记忆卡。
快门通常必须具备以下几个方面的作用：
一是必须具备有能够准确调控曝光时间的作用，这一点是照相机快门的最基本的作用；
二是必须具备有足够高的快门速度，以利于拍摄高速动动全或有效控制景深；
三是必须具有长时间曝光的作用，即应设有“T”门或"B"门；
四是具有闪光同步拍摄的功能；
五是具有自拍的功能，以便于自拍或在无快门线的情况下进行长时间曝光时，使快门开启。
快门速度快门速度是数码相机快门的重要考察参数，各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的，因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时，一定要先了解其快门的速度，因为按快门时只有考虑了快门的启动时间，并且掌握好快门的释放时机，才能捕捉到生动的画面。
通常普通数码相机的快门大多在1/1000秒之内，基本上可以应付大多数的日常拍摄。快门不单要看“快”还要看“慢”，就是快门的延迟，比如有的数码相机最长具有16秒的快门，用来拍夜景足够了，主流的数码相机除了具有自动拍摄模式外，还必须具有光圈优先模式、快门优先模式。光圈优先模式就是由用户决定光圈的大小，然后相机根据环境光线和曝光设置等情况计算出光进入的多少，这种模式比较适合照静止物体。而快门优先模式，就是由用户决定快门的速度，然后数码相机根据环境计算出合适的光圈大小来。所以，快门优先模式就比较适合拍摄移动的物体，特别是数码相机对震动是很敏感的，在曝光过程中即使轻微地晃动相机都会产生模糊的照片，在实用长焦距时这种情况更明显。在选购数码相机时，你最好选购具有这几种模式的机型以保证拍摄的效果。
光电信息工程专业在我国的社会地位不言而喻，虽然我国光电信息工程专业具有乐观的发展现状，但是我国光电信息工程专业依然存在着许多的问题。这些问题若得不到合理的解决，那么这些问题最终将会成为我国光电信息技术产业发展的强大阻力。与光电信息工程专业相关的行业的发展现状是极其乐观的，光电信息技术逐渐走进了人们的生活，同时也在社会的各个方面发挥着重要的作用。光电信息技术在我国具有广阔的发展方向，这些发展方向都需要我国先进的光电信息技术，所以，我国必须加强光电信息技术的发展，逐渐缩短与发达国家的差距，达到世界先进一流的光电信息技术水平。随着21世纪信息技术的发展，光子学及其技术已经成为影响整个科学技术领域和所有生产制造业的关键技术之一。光电信息技术将会成为未来信息技术产业的核心，是未来信息技术产业的顶梁柱。光电信息技术将成为未来全国乃至全世界科学技术的发展重点，而且其具备市场可观、发展潜力巨大的特点。所以，光电信息技术产业将会成为未来我国信息技术产业的核心发展内容，将会引领时代潮流，在我国得到充分地发展。而且我们现在就在武汉，靠近东湖新区，东湖高新区被国务院批准为继北京中关村之后第二个国家自主创新示范区，东湖高新区的发展上升为国家战略。经过二十多年的发展，东湖高新区成长起光谷生物城、未来科技城、光谷软件园等一批知名高新技术园区，聚集了20000多家企业，其中世界500强企业40多家，上市公司30家，主要经济指标保持了29%以上增幅，成为全国创新活力最强，经济增长最快的区域之一。为加快实现“聚全球资源，做世界光谷”的目标，为建设国家自主创新示范区提供坚实的人才保障。并且光博会有好多企业正好来自于东湖新区，这对我们来说是一个天大的机会与优势。
因此，经过光博会的所见所闻，我深深为光电所震撼，通过对照相机的研究及解析了解及向专业人士询问后，我对它有了更加深入科学的认识，同时也为照相机的原理及其成像过程所吸引，我以后会更加好好学习光学，学好这么神奇的学科!
照相机成像原理和构造 光博会后看到照相机后的观后感，了解照相机原理及构造，以下资料来自专业人士介绍以及所学工程光学教材知识。 照相机的镜头是一个凸透镜，来自物体的光经过凸透镜后，在胶卷上形成一个缩小、倒立的实像。 胶卷上涂着一层感光物质，它能把这个像记录下来，经过显影、定影后成为 底片，用底片洗印就得到相片。 照相时，物体离照相机镜头比较远，像是倒立、缩小的。 照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后，被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像，经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。
最早的照相机结构十分简单，仅包括暗箱、镜头和感光材料。现代照相机比较复杂，具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统，是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。 1550年，意大利的卡尔达诺将双凸透镜置于原来的针孔位置上，映像的效果比暗箱更为明亮清晰；1558年，意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈，使成像清晰度大为提高；1665年，德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带的单镜头反光映像暗箱，因为当时没有感光材料，这种暗箱只能用于绘画。 1822年，法国的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片，但成像不太清晰，而且需要八个小时的曝光。1826年，他又在涂有感光性沥青的锡基底版上，通过暗箱拍摄了一张照片。 1839年，法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机，它是由两个木箱组成，把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦，用镜头盖作为快门，来控制长达三十分钟的曝光时间，能拍摄出清晰的图像。 1860年，英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机；1862年，法国的德特里把两只照相机叠在一起，一只取景，一只照相，构成了双镜头照相机的原始形式；1880年，英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。 随着感光材料的发展，1871年，出现了用溴化银感光材料涂制的干版，1884年，又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷。 随着放大技术和微粒胶卷的出现，镜头的质量也相应地提高了。1902年，德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论，和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃，制成了著名的“天塞”镜头，由于各种像差的降低，使得成像质量大为提高。在此基础上，1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的、35毫米胶卷的小型莱卡照相机。 不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式取景器。1930年制成彩色胶卷；1931年，德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器，提高了调焦准确度，并首先采用了铝合金压铸的机身帘快门。
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/5c6721692.html,）照相机的组成及工作原理 照相机简称相机，是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。很多可以记录影像设备都具备照相机的特征。 一、照相机的组成 镜头 取景器 快门和光圈 输片计数机构 机身 二、照相机的工作原理 照相机品种繁多，按用途可分为风光摄影照相机、印刷制版照相机、文献缩微照相机、显微照相机、水下照相机、航空照相机、高速照相机等；按照相胶片尺寸，可分为110照相机(画面13×17毫米)、126照相机(画面28×28毫米)、135照相机(画面24×18，24×36毫米)、127照相机(画面45x45毫米)、120照相机(包括220照相机，画面60×45,60×60,60×90毫米)、圆盘照相机(画面8.2x10.6毫米)；按取景方式分为透视取景照相机、双镜头反光照相机、单镜头反光照相机。 三、照相机的分类划分 1、照相机根据其成像介质的不同
可以分为胶片相机与数码照相机以及宝丽来相机。胶片相机主要是指通过镜头成像并应用胶片记录影像的设备。而数码照相机则是应用半导体光电耦合器件和数字存储方法记录影像的摄影设备，有使用方便，照片传输方便，保存方便等特点。宝丽来相机又称一次成像相机，是将影象直接感光在特种像纸上，可在一分钟内看到照片，合适留念照等。 2．按照相机使用的胶片和画幅尺寸 可分为35mm照相机(常称135照相机)、120照相机、110照相机、126照相机、中幅照相机、大幅照相机、APS相机、微型相机等。135照相机使用35mm胶片，其所拍摄的标准画幅为24mm X 36mm，一般每个胶卷可拍照36张或24张。 3．按照相机的外型和结构 可分为平视取景照相机(VIEWFINDER)和单镜头反光照相机（单反相机）。此外还有折叠式照相机、双镜头反光相机、平视测距器相机(RANGFINDER)、转机、座机等等。 4．按照相机的快门形式 可分为镜头快门照相机(又称中心快门照相机)、焦平面快门照相机、程序快门照相机等。 5．按照相机具有的功能和技术特性
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题 一、选择题 1．如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 A．增大④和⑤之间的距离 B．增大③和④之间的距离 C．将绿色滤光片改成蓝色滤光片 D．增大双缝之间的距离 2．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻（） A．振荡电流i在增大B．电容器正在放电 C．磁场能正在向电场能转化D．电场能正在向磁场能转化 3．下列说法不正确 ．．．的是（） A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处 B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 4．如图为LC振荡电路在某时刻的示意图，则
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电 C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电 D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流减小 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 7．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大8．下列应用没有利用电磁波技术的是 A．无线电广播 B．移动电话 C．雷达 D．白炽灯 9．有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光，大额钞票的荧光防伪标志就是一例，下列说法正确的是 A．改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光 B．荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低 C．荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量 D．荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的 10．以下列出的电磁波中，频率最高的是（） A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线 11．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知
多光谱相机原理及组成 多光谱成像技术自从面世以来,便被应用于空间遥感领域。而随着搭载平台的小型化和野外应用的需求，光谱成像仪在农业、林业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越大。而在此之前成像技术并没有那么高，只能对特定的单一的谱段进行成像。虽然分辨率高但是数据量大难以进行分析、存储、检索，而多光谱成像是将所有的信息结合在一起，这不仅仅是二维空间信息，同时也把光谱的辐射信息也包含在内，从而在更宽的谱段范围内成像。 多光谱相机的基本构成 1.光学系统 可以在各个谱段内范围内成像，可以很好的的控制杂散光，是多光谱相机最重要的部分，对工作谱段范围和分辨能力起了决定性的作用，还可以设定工作焦距视场角大小等 2.控制和信息处理器 控制监督多光谱相机的整个工作过程，并收集图像数据，并进行储存。 3.热控装置 由温度控制器、隔热材料、散热器、热控涂层等组成 4.其他结构 物镜、电路系统、探测器及其他零配件 多光谱相机的工作谱段范围 人眼所能能识别的光谱区间为可见光区间，波长从400nm到700nm;普通数码相机的光谱响应区间与人眼识别的光谱区间相同，包含蓝、绿、红、三个波段;而多光谱相机的工作谱段范围在其基础上，可以分可见光、近红外光、紫外光等每台多光谱相机的分辨率不同，所应用的领域也不同 就比如说我们在做植被调查的时候，植被的可见光波段对绿色比较敏感对红色和蓝色反射较弱。相对于可见光波段，植被在近红外波段具有很强的反射特性，多数植被在可见光波段的光谱差异很小。而在近红外波段的光谱差异更大，光谱差异越明显越有利于分类。 光谱特性 我们知道像素运用复杂的大气准则来，复原反射光谱和辐射光谱所的到的数据分析，得到不同物质的反射率不同，称之为光谱特征。如果有足够的光谱特证，可用于识别场景中的专用材质，其中包括光谱范围、宽度、分辨率。范围是指相机获取图像来自的光谱段，谱段的宽度反映了谱段设置的要求、通过努力衡量大气中物质的光谱特性还有传感器的光谱响应，就要考虑大气中的吸收和散射。多光谱相机的光学系统 光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射(或反射)球面组成的光学系统称为共轴球面系统，曲率中心所在的那条直线称为光轴。其中参数包括焦距、视场角、相对孔径等。 多光谱相机的反射光学系统 如果光学系统中的光学镜片为反射镜，则此系统称之为反射系统，反射式光学系统最大的优势就在于其光谱范围很大，对各个谱段都适用，并且不需要矫正二级光谱，但是因选用的是非球面镜片，会使系统的加工和装配变得十分困难，增加制作工艺难度
照相机的主要结构 照相机的结构示意图 ①机身②镜头③光圈④快门 ⑤胶卷⑥卷片器⑦取景框 照相机是一种集光学、机械、化学、电子、材料于一体的仪器，大小部件很多，但其主要部件有镜头、光圈、快门、取景器、测距器、机身、卷片装置、闪光連动和自拍机等。 一、镜头的结构和成像原理 镜头是照相机的眼睛，它和人的眼睛一样，能使被摄物体形成一定的景象，并如实地记录在感光片或者磁盘上。现代照相机机的镜头是一种复式镜头，它是由三、四片或者六、七片不等的凹凸透镜组成。这些镜头口径大，并其表面有镀膜，大大提高了镜头的透光能力和成象的清晰度，克服了单透镜照相机容易出现的变形现象。镜头分为固定镜头和活动镜头两种，都安装在照相机的前端。
1、镜头的成像原理： 构成镜头的主要成分是玻璃透镜。透镜又 分凹透镜和凸透镜两种。凹透镜只能发散光 线，不能成像；凸透镜有聚光的作用，能把 外界的各种光线会集起来，形成一定的影像。现代照相机的复式镜头都具有聚光成像的作用，而凹透镜虽然没有聚光成像作用，但它有校正镜头成像时出现的各种像差的功能。 从凸透镜成像原理图可以看出，凸透镜左边有一个光点，透镜将它的发散光线分别向主轴折射，最后所有的光线会集成一个很清晰的小亮点。这个小亮点就是透镜左边光亮点的“像”，也就是光学上讲的“焦点”。 假如透镜左边的光点换成一个物体，那么在透镜右边就不是一个小光点了，而是这个物体的影像了。 影像倒置：经过透镜聚成的物体的影像，其各个部分的位置和原物体恰恰相反，上下颠倒，左右移位。这是因为光线都是直线传播的，这些光线穿过透镜分别向主轴折射后，到达成像屏上就会聚成一定的影像。这时从图中可看到，从物体下部射来的光线并不会聚在下边，而是在上面；从物体左边射来的光线也不会聚在左边，而是在右面。所以说，物体通过透镜会聚成的影像，其各部分的位置都是和原物体相互倒置的。 2、镜头的焦距： 透镜成像在理想的情况下，同一物点发出的全部光线，通过透镜后仍相交于一点，每一条直线都相对于惟一的一条直线，每一个平面，都对应于惟一的一个
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于() A．光的干涉、色散和衍射现象 B．光的干涉、衍射和色散现象 C．光的衍射、色散和干涉现象 D．光的衍射、干涉和色散现象 2．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．下列说法正确的是（） A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样 D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 4．一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝，红光透过双缝后，在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个窄缝挡住，在墙上可以观察到（） A．光源的像 B．一片红光 C．仍有条纹，但宽度发生了变化 D．条纹宽度与原来条纹相同，但亮度减弱 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 A．变化的电磁场由发生区域向周围空间传播，形成电磁波 B．电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
1.1 数码相机的成像原理 在对数码相机的特点和基本组件了解之前，下面来了解一下数码相机是如何工作的，这有利于更好地理解和掌握相机的各项关键参数，深入了解相机的性能。 当打开相机的电源开关后，主控程序芯片开始检查整个相机，确定各个部件是否处于可工作状态。如果一切正常，相机将处于待命状态；若某一部分出现故障，LCD屏上会显示一个错误信息，并使相机完全停止工作。 当用户对准拍摄目标，并将快门按下一半时，相机内的微处理器开始工作，以确定对焦距离、快门的速度和光圈的大小。当按下快门后，光学镜头可将光线聚焦到影像传感器上，这种CCD/CMOS半导体器件代替了传统相机中胶卷的位置，它可将捕捉到的景物光信号转换为电信号。 此时就得到了对应于拍摄景物的电子图像，由于这时图像文件还是模拟信号，还不能被计算机识别，所以需要通过A/D（模/数转换器）转换成数字信号，然后才能以数据方式进行储存。接下来微处理器对数字信号进行压缩，并转换为特定的图像格式，常用的用于描述二维图像的文件格式包括Tag TIFF（Image File Format）、RAW（Raw data Format）、FPX（Flash Pix）、JFIF（JPEG File Interchange Format）等，最后以数字信号存在的图像文件会以指定的格式存储到内置存储器中，那么一张数码相片就完成拍摄了，此时通过LCD（液晶显示器）可以查看所拍摄到的照片。 前面只是简单介绍了其大致的过程，下面结合图1-1来详细地介绍相片成像的整个过程。 图1-1 成像原理示意图 （1）当使用数码相机拍摄景物时，景物反射的光线通过数码相机的镜头透射到CD上。 （2）当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发而释放出电荷，生成感光元件的电信号。 （3）CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对发光二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。 （4）经过放大和滤波后的电信号被传送到ADC，由ADC将电信号（模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度与电压的高低成正比，这些数值其实也就是图像的数据。 （5）此时这些图像数据还不能直接生成图像，还要输出到DSP（数字信号处理器）中，在DSP中，将会对这些图像数据进行色彩校正、白平衡处理，并编码为数码相机所支持的图像格式、分辨率，然后才会被存储为图像文件。 （6）当完成上述步骤后，图像文件就会被保存到存储器上,我们就可以欣赏了。 1.2 数码相机的基本部件 无论是哪种款式的数码相机，大都包括图1-2、图1-3出示的基本组件。
照相机构造原理（10）——调焦与测距原理 编者按： 实际照相时，被照物体与照相机的相对距离，每次总是有变化的。由高斯公式1/l'-1/l=1/f'可知，对于不同的照相距离l，其照相光学系统的象距l'也将随着变化。为了使不同距离的被摄物体能够正确地成象在焦平面（即胶片平面）上以得到清晰的影像，必须随时调整镜头与胶片平面之间的距离l'来适应物距l的变化。 一、调焦原理 实际照相时，被照物体与照相机的相对距离，每次总是有变化的。由高斯公式1/l'-1/l=1/f'可知，对于不同的照相距离l，其照相光学系统的象距l' 也将随着变化。为了使不同距离的被摄物体能够正确地成象在焦平面（即胶片平面）上以得到清晰的影像，必须随时调整镜头与胶片平面之间的距离l'来适应物距l的变化。镜头的这种调整过程就称为调焦。为了正确地进行调焦，一般在调焦前还要测定出被摄物体到胶片平面之间的距离，这个过程便称为测距。 二、照相机镜头的调焦方式 照相机镜头的调焦通常采用下述三种方式来进行： (1)改变象距的调焦方式照相机镜头对无穷远物体对焦时，它成象在镜头的焦平面上，即l'=f'。当摄影距离缩短成有限距离时，如7m，3m，…(指被摄体到照相机胶平面之间的距离)，象距l'都会拉长。实际上135照相机的胶片位置是相对不变的，因此只能将整个镜头向前伸出有限距离x'，此增大量只有这样才能保证象点正确地落实在胶片平面上，以保持象面的清晰度。这种保持镜头焦距不变而改变象距的调焦方式又称整组调焦。此增大量x'称调焦
量。 这种调焦方式在使用时，只需转动镜头上的调焦环，调焦环上刻有与调焦量 对应的底片与被摄景物之间的距离标尺，调焦环带动镜筒上的多头螺纹，让 镜头产生轴向移动，使镜头的焦点落实在胶片平面上。由于是整组移动镜头，镜片之间的相对位置固定不变，因此能始终保持镜头的成象质量处于最佳状态。 (2)改变焦距的调焦方式这种调焦方式是通过移动镜头中某组镜片的轴向位置，从而稍微变动了镜头的焦距，以使物距变化时能保持象距不变。为前组 调焦示意图，它是最常采用的调焦方法之一。可以前组单片调焦，也可以前 组一齐移动调焦。此外还有采用中组或后组的调焦形式。这种调焦方式的优 点是调焦时整个镜头可保持不动，调焦量小，调焦机构也较简单。变焦镜头 由于镜片多，体积大，整组移动有困难，往往多采用这种方式调焦。 (3)固定焦点方式目前市场上供应的简易型照相机的镜头位置大多是固定不变的。即不管物距多少，照相机的镜头与胶片之间的距离始终固定不动，这 种调焦方法称为固定焦点法。尽管这样，由于限制了弥散圆的大小，照相机 的拍摄质量也还是有一定保证，实际上此类照相机是利用“景深”调焦，又 称超焦距法。 三、照相机的调焦方法 无论采用何种调焦方式，我们都必须使被摄体的物距l和象距l'满足高斯公式，只有这样才能在胶片平面上获得清晰的象。通常用下述方法来获得正确 的调焦。
照相机的构造与使用 第一节照相机的工作原理和主要组成成分 1.照相机的工作原理 照相机工作时镜头把被摄景物成像在胶片上，通过控制快门的开闭，胶片即被曝光形成潜影，从而完成一次拍摄动作。换装胶片或推进胶片，可以进行二次拍照。 2.照相机的主要组成成分 ●主体 ●镜头：景物成像 ●取景器:选择拍摄范围，确定画面构图 ●快门：控制曝光时长 ●输片机构：拉走已曝光胶片，推进未曝光胶片 ●计数器：记录已拍胶片的数目 第二节照相机的种类 1、按用途进行分类 ●大型照相机：用于团体合影 ●中型照相机 ●特殊功能照相机：全天候照相机，摆头式照相机，立体照相机， 显微照相机，一步成像照相机
●普通照相机：例如各种型号的135照相机，120照相机 ●数字照相机 2、按画面规格进行分类 ●散片用照相机：大多在照相馆和印刷单位使用。 ●135照相机 ●120照相机 3、按取景方式进行分类 ●同轴取景照相机：最大特点是直接用摄影镜头兼作取景物镜， 因此，摄影与取景具有同一光学主轴，所以称同轴取景。 ●旁轴取景照相机：特点是有自己独立的取景物镜和目镜，它的 取景光学主轴位于镜头光学主轴旁边，并彼此平行。 4、按照相机的快门种类进行分类 ●镜头快门式照相机：这种照相机的快门放置在镜头光学系统中 间或紧靠镜头后面 ●焦平面快门式照相机：这种照相机的快门安装位置接近在焦平 面，主要用在高级单镜头反光照相机上。 5、按自动化程度进行分类 ●手动曝光式照相机 ●半自动控制曝光式照相机
●自动快门照相机：也称光圈优先式照相机，照相机的光圈可以 优先选定，拍摄时根据测光结果，电路自动控制快门速度。 ●自动光圈照相机：也称速度优先式照相机，使用时，首先把快 门速度选定，镜头光圈根据测光结果自动控制。 ●双优先式自动照相机：既可以速度优先又可以光圈优先。 ●程序快门式照相机：也称“傻瓜”相机，使用时，根据测光结 果自动选择一组光圈、速度达到合适的曝光。 ●焦点优先式照相机：在拍摄过程中，当调焦不清楚时，快门不 能释放，所以能确保拍摄质量。这种相机还具备自动调焦和自 动曝光系统。 ●多功能数字照相机 第三节照相机的镜头 1、照相机镜头的结构 ●对称式正光镜头：在光圈叶片两旁的镜片数目和组合都相同。 ●非对称式正光镜头：在光圈叶片两旁的镜片数目和组合不相同。 一般多用于广角镜头、远摄镜头和变焦距镜头。 2、照相机镜头的成像原理
初二物理光学基础知识 1、光沿直线传播 （1）光源：能够_____________的物体。 太阳、月亮、萤火虫、电灯、璀璨夺目的钻石、耀眼的玻璃墙、燃烧的篝火 （2）光在__________________________沿直线传播 （4）现象：日食、月食、影子、小孔成像 小孔成像：成_______立的______像。像的形状只与__________有关，与孔的形状______，如树下太阳光斑为圆形。 （5）光速：c=____________________ （6）光年是光在一年里传播的__________，它不是时间单位，而是______单位 2、光的反射 光的反射定律 （1）反射光线与入射光线、法线在___________________（三线共面） （2）反射光线与入射光线分别位于法线的_________________（两线分居） （3）反射角______入射角 漫反射与镜面反射的区别和规律 （1）漫反射和镜面反射都遵循光的___________定律 （2）漫反射能从____________看到物体 （3）镜面反射：镜面、瓶颈的水面、车尾灯的反射 漫反射：电影屏幕、黑板 3、平面镜成像及应用 （1）原理：光的__________ （2）成像特点：平面镜所成的像是______像；像与物体大小______；像到平面镜的距离_____物体到平面镜的距离，像与物体的连线与镜面________ （3）应用：穿衣镜（成像）、潜望镜（改变光路） 初二物理光学基础知识 练习题 一、选择题 1、活灵活现的手影，让观众大开眼界。手影的形成是由于（） A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.凸透镜成像 2、生活、生产中运用光学知识的实例很多，下图中主要运用光的直线传播的是（） A 激光引导掘进方向 B 小泥人照镜子 C 有经验的渔民叉鱼 D 用冰透镜向日取火 3、下列四种现象中，属于光的反射现象的是（） A 人在的影子 B 蜡烛通过小孔成像 C 荷花在水中的倒影 D铅笔在水面处好像折断了
一、人眼成像的原理 摄影又称摄影术，就是人们通使用照相机把反射在景物上的光线，通过镜头在感光材料上感光而形成影像的过程。所以有些国家把照相机称为“照光机”，这是比较准确的，也就是说，摄影的过程并不是把景物摄录下来，而是把景物反射出的光线记录在感光材料上，形成的影像本不是景物的影像，而是光线在感光材料上形成了潜影。 照相机最早是谁发明的已无从查考，但第一个在底片的银盐上成像的是法国人达盖尔，就是今天的数码成像也是在达盖尔的银盐成像的基础上发展起来的，成像的原理一直不变。 归根结底，照相机是对人眼的仿生，照相机成像的原理与人眼看到景物在视网膜上成像的原理也是一样的——当然人眼比世界上最先进的照相机都更为先进，结构也更为复杂。下图就是人眼接受外界光线而成像的结构图。（这可是UU比照着生物老师的教科书画的，差点累死） 图（1）简约眼视网膜像的形成图
从上图我们可以看出，人眼中的晶状体就如同一个凸透镜，物体AB经过晶体透过节点后，会在视网膜上形成像ab，当然进入眼中的光线还必须通过瞳孔而到达后主焦点，而瞳孔则会根据光线的强弱自动调节其开孔大小。 眼睛之所以能看见周围的各种物体，一是必须有光，二是眼球内可以成像的构造。当我们睁开眼睛，从周围物体发射或反射而来的光，穿过瞳孔和晶状体，聚集在眼睛后面的视网膜上，形成这些物体的图像。连接视网膜的视神经立即把这些信息传送到大脑，所以我们就能看到这些物体。人以左右眼看同样的对象，两眼所见角度不同，在视网膜上形成的像并不完全相同，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。当然就这一点而言，照相机只相当于人的一只眼，不可能产生立体的感觉了。 二、照相机的工作原理 明白了以上的道理，我们就很容易理解照相机的成像原理了。下图是简易照相机的成像光路图。
二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程：知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程，懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉：知道光的干涉现象及其产生的条件；知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征，会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射：知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件，知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场，电磁波：知道变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场；知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播；知道电磁波对人类文明进步的作用，知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响；从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程，增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说：知道光的电磁说及其建立过程，知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用：知道电磁波波谱，知道无线电波、红外线、紫外线、X 射线及γ射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说：知道光电效应现象及其基本规律，知道光子说，知道光子的能量与光学知识点其频率成正比；知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性：知道一切微观粒子都具有波粒二象性，知道大量光子容易表现出粒子性，而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播．光的反射 二、光的直线传播 1．光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C ＝3×108m/s ； 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即 v 激光相机结构与原理 1 基本结构组成 (1)激光打印系统：包括激光发射器、调节器、发散透镜、多角透镜、聚焦透镜、高精度电机及滚筒。 (2)胶片传送系统：包括送片盒、收片盒、吸盘、辊轴、电机及动力传动部件等。其功能足将胶片从送片盒中取出，经过传动装置送激光扫描位置，当胶片曝光完毕再将其传送到收片盒或者直接送到洗片机输片口，完成胶片的输送任务。 (3)信息传递与存储系统：此系统包括电子接口，磁盘或光盘、记忆板，电缆或光缆以及A/D转换器、计算机等。它的主要功能是将丰机成像装置显示的图像信息，通过电缆及电子接口、A/D转换器输入到存储器。再进行激光打印。电子接口分视频接口、数字接口、DICOM接口。一台激光相机可以连接多个成像装置，根据成像系统的输出情况选择不同的接口。为保证多机输入同时进行，激光相机装有硬盘，以缓冲进入的图像进行队列打印，确保连续图像输入和图像打印无锁定进行。 (4)控制系统：该系统包括键盘、控制板、显示板以及各种控制键或者按钮，用来控制激光打印程序、幅式选择、图像质量控制调节等作用。 2 工作原理 (1)信号处理：当激光照相机接通电源后，机器控制系统(MCS)对中央处理器(CPU)和传递系统进行自检。自榆完成后，MCS送硬件复位指令到图像管理系统(IMS)，使IMS初始化。当Ready指示灯亮时，说明照相机已准备完毕，可以使用。 操作者用遥控器(键盘)存贮按钮存贮每一幅图像，并向多路器(MMU)送出指令、图像数据，MMU接到指令后，由CPU控制输出编排器，根据操作者的设置，将激光照相机图像编排成行、放大、然后将图像数据从数字转化成模拟形式。 (2)光源工作原理：激光相机的光源为激光束，激光束通过发散透镜系统投射到一个转动的多角光镜再折射，折射后的激光束再通过聚焦透镜系统打印在胶片。半导体激光其波长为820nm，在红外线范围内，它可将成像所需的数据直接用激光束写在透明胶片上；气体激光(氦一氖)其波长为633nm，接通激光器后至少要预热10rain，使其达到定温度后才能运转。胶片图像的分辨率主要决定十激光束的直径(像素大小和像素矩阵数) 激光束的强度可以南调节器凋整，调节器受数字信号榨制。成像装置把图像的像素单元值以数字的力。输入到激光打印机的存储器中，并以此直接控制对每个像素单元的激光曝光强度当激光发生器工作正常后，图像模拟信号控制激光调制器。用以改变激光束的明暗度，通过一系列透镜聚焦和反光镜(约10个)把激光束传送到胶片上。在此过程中．利用光敏探测器从一个固定光束分流镜中连续不断采集信号，反馈到激光发生器，使源激光束保持稳定变。用旋转光束分流镜控制光束传送到胶片上使其感光，这种方式亦称X 轴快速扫描。 照相机柜内的鼓是以固定速度传送胶片的，这称为Y轴慢速扫描。这样以600行／秒图像数据的速度准确地复制全部图像。 (3)打印工作原理：胶片由供片的储存暗盒自动提供胶片。在引导轴传送下装载在专用的打印滚筒下，滚筒随即转到打印位置，此时激光柬按照计算机及矩阵指令，把图像的像素单元PIX—EL的灰度值的数字化桁度传人激光相机存储器中，直接控制对f每个像素单元的激光曝光时问、进行缇弱改变。 激光束通过多棱镜的旋转进行扫描式的打印，住全部曝光过程中滚筒和激光束做精确的同步运动，根据生机成像装置编排的版面和图像尺寸。选择多幅照片的图像取舍和排列，用操作盘来完成，进行打印，每幅图像的矩阵像素为4k~5k，待全部图像打印完后胶片即被传输到接片龠内或传输到自显机内自动冲洗。 3 激光相机图像质量的调校原理激光相机结构与原理
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