第三章摄影的基本光学知识和相机透镜及成象原理
中国俗话说的好，磨刀不误砍柴工。对于我们拍摄照片来说，要能加快拍得好的照片，就要先“磨刀”，就是说，如果你是第一次使用你过去没用过的数码相机，那先要耐心的从头至尾的一步步的对着你的相机使用说明书了解和掌握相机的操作方法。然后再学习和掌握有关的照象理论知识，只有首先这样办，摄影者才能更快更好的拍出理想的照片，也就是说，首先这样办，不仅不会耽误你的照象工作速度，相反会使你少走弯路提高照象工作的速度及提高照象质量，能主动的自由的遨游摄影自然王国，否则由于你不得照象要领而会陷于被动，忙乱，耽误了大好的拍照时机甚至拍出不理想的照片。
第一节照象光学基本知识
光与照象的关系是密切不可分割的关系，摄影艺术在很大程度上是用光艺术。所以摄影者要拍出好照片，就应了解光的基本知识。DC通过被摄景物所发出的光的作用而把被摄物体的影像记录在DC的存储器上。借助光的作用还能把肉眼难以看见的一些细微特征或者看不清的痕迹等拍照下来。因此，没有光，感光物质（CCD，底片）就不起变化，就不能成像，光对感光物质所起的照射效果不同，就会显示不同效果的图象。因而，善于运用光，控制光，是打造照片的艺术性，更好的表现被摄景物的特征，使照片具有强感染力的重要手法。要善于运用光，控制光，就要对光的基本知识有所了解。
首先说，光是电磁波，既然是电磁波，它的传播就具有波动性而且向四面八方传播。光又是由极小的质点光子组成的，因此，它的传播又具有粒子性。光的粒子从发光体上辐射出来，并以极快的速度（光在真空中的运行速度为30万公里／秒）呈直线性向四面八方传播。光的两向性现已被人们证实，在解释光的干涉，绕射和偏振等现象时，需用波动学说。在说明光的发射和吸收时，要用微粒学说。另外，光波如同水波一样，是一种横波，它的特点是波的振动方向垂直于波的传播方向。光波的波长与频率和速度的关系为：
V=λ×f
式中v是光速，λ是光的波长，f是光的振动频率。
第二，光是电磁波，而且是电磁波的一部分。我们通常所说的光是电磁波中的可见部分电磁波（即我们眼睛所能感受到的），即光波。由于光波波长很小，所以为方便起见，一般用毫微（m μ）米单位度量。可见光的波长范围是380－780mμ米，在整个电磁波中占很小一部分。见下图
太阳光通过棱镜的折射后，折射出一条红橙黄绿青蓝紫的光带，这说明太阳光是由各种不同的颜色的色光所组成。各种色光的波长如下：
红760-620毫微米
橙620-590毫微米
黄590-530毫微米
绿530-500毫微米
青500-470毫微米
蓝470-430毫微米
紫430-380毫微米
第三，光是直线传播的，几何光学把光作了点和线的假设。以发光体作为发光点，发出的光是直线形。从发光体发出的光，向四面八方直线传播，每一条光线的一端都连在发光点上，形成无限光束。光的直线传播现象在日常生活中随处可见。如物体被照射而形成背影，小园孔透光，而其它光线被挡等。
第四，每一条光线的传播是独立的，在传播中不会受其它光线的照射而改变其原有状态和传播方向，照样独立传播，就象其它光线不存在一样。正因为光的传播的独立性，所以在照相中，被照景物上的各点发出的光都能互不影响的进入照相机镜头内，使被拍景物能够保持原样而在相机感光器件或底片上成象。
第五，光能形成反射光，折射光和偏振光
当光在其运行方向上照射到另一种介质的界面上时，就会改变其原来的入射方向形成反射光。入射角等于反射角。物体表面可分为镜面，光滑面和粗糙面三种。干净玻璃，物体的镀镍或镀银面是镜面。油漆面，搪瓷面属光滑曲面。海绵，布匹，纺织品，云层等属粗糙面。粗糙面能造成光线的漫反射现象。使照射的景物细节不清晰。
当光从一个透明介质透过另一个具有不同密度的透明介质时。光线的运行方向也会改变。投入到另一介质的光线会偏离原来的方向而形成折射光，但其运行方向仍然是直线。入射角与折射角的正弦之比等于常数。
在一定的条件下，可以将自然光分离出偏振光。光的偏振也是一种光的波动现象。因为光是横波，所以能产生偏振现象。如果某一个光波光线只在一个方向振动，这样的光波就称为偏振光。太阳，电灯所发出的光称为自然光，具有各种振动方向，如下图所示：
如果只有一个单反向的振动光线，则称为偏振光。如下图：如果某一个方向具有较大的振动而其它方向具有较小的振动，则称为部分偏振光。如下图：
第六，偏振光的产生和作用
要取得偏振光，需使用偏振片。偏振片内部有一定间隔而且平行排列的晶丝所形成的平行栅缝，这些平行栅缝使具有只与栅缝排列方向相同的振动方向的光波能够透过偏振片，而其它振动方向的光线则被堵挡，于是在偏振片的后面就出现了一个振动方向与栅缝排列方向相同的单一振动方向的光波，这就是偏振光，见下图：
电灯自然光具有无数条栅缝的偏振光偏振光
偏振光有自然偏振光（主要是光线的反射线或折射线而产生的偏振光线）和人造偏振光。人造偏振光就是在相机镜头上罩上一个偏振镜，使得被拍景物上的只有一种振动方向的反射光线能够透过镜头，而被拍摄景物上的其它方向杂乱无章的反射光线不能透过镜头，这样就会获得纹理清晰、真切的图象，还可限制图象的亮度，使天空或背景变暗。使用偏振片照相，这在公
安指纹拍照或具有天空白云的风光照中常采用，这样拍得的图象使指纹清晰可见，天空更蓝，白云更洁白。
第七，光与色彩的关系
在我们的日常生活中所以能看到各种物体并能区分它们的形状和颜色，就是因为光对它们的照射而产生的。如果在没有光线照射的黑暗环境里，我们就只能看到乌黑一片，看不见各种物体和他们的颜色。因此可以说，有光才有色。平常我们看到的白光是由七色光（红橙黄绿青蓝紫）组成的混合光。但专从照相这方面来讲，为了实际应用，简化和方便，只取了三种颜色作为组成不同颜色的基色。就是说，将波长从760－430 mμ的可见光谱分为红绿蓝三种颜色，即我们通常所称的R（red）,G(green)，B( blue) 三色。红绿蓝三色光又称为三原色。白色光则由这三种原色光组成。三原色组合应用是彩色照象的基础。人眼看到的颜色尽管各种各样，可它们都是由红绿蓝这三原色光组成。两种等量混合的原色光它们的组合有如下规律：红+ 绿＝黄
绿＋蓝＝青
蓝＋红＝品红
红＋蓝＋绿＝白
X + X + X =黑
发光原能发出不同颜色的混合光－白光，而不发光的自然界的物体为什么会有多种多样的不同颜色呢？这是因为当发光体（如阳光，灯光）发出的混合颜色的光照射到不发光的物体上时，有的色光被物体吸收的多些，因而被反射的少些。而有的被吸收的少些，则被反射的多些。这些反射出来的多少不同的反射光所混和成的颜色就构成了这一物体所具有的颜色。我们人的眼睛的视网膜神经细胞就感受了这个颜色。另外，在不同的光源照射下，同一物体所呈现的颜色也有不同变化。例如，在白光下呈现绿色的布，在暗室的红灯下看，却为黑色。因绿色物体只对绿色光反射，其它都吸收，因此在红光下无绿光可反射，而对其它都吸收，所以就呈现黑色。再如，在白光下呈现白色的纸，由于它能反射所有的照射它的颜色光，所以在白光下看它是白色，在红光下是红色，在绿光下是绿色。如果同时有红蓝光照射它，就显品红色。另外，被拍摄物体旁边景物有什么颜色，就容易受这种颜色影响而偏这种颜色。如偏白色的物品在绿树旁或红墙旁它的颜色就偏绿或偏红。人穿红衣服时，皮肤偏白的人脸就较多反射红色光，显得红光满面。所以在照相时要考虑光源对被摄物体表面颜色的影响及光线相互反射效应。在上一章讲述相机的白平衡时，就谈到这个问题。
第八，色彩三要素
由于自然界色彩样式很丰富，不能一一划分，我们可以依据它们的共同特征分为三个要素来识别色彩。
⑴色别（色相）
色别就是指某一物体具有什么颜色（如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等），这个颜色有别于其它物体的颜色。
⑵亮度（光度）
表明某种颜色的亮暗差别。如绿色中有明绿，暗绿，这就有颜色深浅的差别。对拍摄的景物来说，如果明暗很强而色别很弱，则拍得的景物不真实。反之，如果色别很强，而明暗很弱，则没有立体感和层次感。
在同样强度的光照条件下，不同颜色的亮度不一样。如黄色显得较亮，红和绿中等，而蓝和紫显得较暗。
⑶饱和度
表示被拍得的景物的色彩的鲜艳程度，色觉强弱，颜色中所含色彩成分的多少。我们可以看到，在直射光的照射下，物体的颜色要鲜艳些，就是说饱和度高，而在散射光下，饱和度就差。所以阴天时拍摄的彩色片，景物颜色大部分为灰暗的，就是这个道理。
第二节光学透镜和成象原理
一．透镜的基本知识
1，透镜的结构
透镜是由玻璃体或塑料体球面组成的中间与边沿厚薄不同的透明体。透镜可分为聚光透镜和发散透镜。如下图所示：
2，主轴（光轴）和光心
通过透镜曲率中心的线就是通常所说的主轴（或光轴）。须指出，所有光线在主轴上通过时不发生折射。
透镜的中心点就是光心。
3 透镜的焦点，焦距，焦平面，象,象点,象平面和象距
照相机是通过镜头来拍摄景物的，而镜头拍摄到的景物的清晰与否最重要的是由镜头的特性参数焦点和焦距的选择决定的。
⑴. 焦点：当一束与主轴平行的光线投射到凸透镜上时，经凸透镜折射（主轴的光线不发生折射）而会聚于凸透镜后方主轴上的一点，这个会聚点就是该透镜的焦点。
⑵.焦距：由焦点至透镜光心的距离称焦距。
⑶. 焦平面：透过焦点作垂直于主轴的平面称焦平面。
一般将无限远处的景物或太阳所投射到相机透镜的光线看成是平行光线。
如果光线从相反的方向投射，同理也可得到焦点，焦距和焦平面。通常将透镜对着光线的前面的焦点成为前焦点，后面的称为后焦点。
焦点与焦距如下图所示：
应当指出，照相机的镜头的焦距是镜头的一个非常重要的指标参数。镜头焦距的长短决定了被摄景物在成象介质（CCD或胶片等）上成象的大小，可以说是物和象大小比例的尺度。譬如说，相机镜头有三倍焦距，这就是说，相机镜头能把被摄景物放大三倍而成像。当对同一距离远的同一个被摄目标拍摄时，镜头焦距长的所成像大，短的则成像小。由于拍摄要求不同，有些相机镜头的焦距相差非常大，有短的焦距为几毫米，十几毫米，长焦距有长达几米的相机。
⑷.象点.象.象平面
照相机的镜头是由透镜组成的，根据光的直线传播和光的折射作用，被摄景物上的各点发出的不同方向的发散光通过透镜折射后会聚成一点，这个点就称象点，通过象点所作的垂直与主轴的平面就称象平面，而像就是由像平面上的无数象点构成的。在主轴上边的景物光线成像在主轴下边，在主轴下面的景物光线成象则在上面。另外，左面的景物成像在右面，右面的则在左面。形成与实物完全相反的倒象。如下图所示：
前面说过，对每个透镜都有它固定地焦距数和焦点，这个焦距数和焦点是对着太阳或无限远处的景物测定的（因为太阳或无限远处的景物发出并透过镜头的光我们认为是平行光）。前面说过，透镜的焦点和焦距是透过透镜的平行光在透镜后面的光轴上汇聚而成的。如果我们拍摄的是近的景物，那就必须将镜头前伸或者将感光底片（或CCD）后移，只有这样成像才清晰。在这个情况下，这个景物的成像面就不会在镜头的焦点上，而在焦点的后面，对此，我们再看下图：
⑸象的大小与焦距的关系及公式
透镜的焦距长短与成象的大小近似成正比如用5厘米焦距的镜头和10厘米焦距的镜头相比较，如果两个相机都在同一点对同一距离，同一高度的同一个景物拍摄，则5厘米焦距的成象高度为1厘米时，10厘米的成象高度就为2厘米。就是说，在对同物体同距离拍摄时，相机的焦距差几倍，所拍得的象的高度也差几倍。对此，我们以下图显示
根据上述原理，我们可知，用小尺寸感光片（CCD，CMOS或底片）的相机装配的标准镜头是短焦距的，用大尺寸装配的标准镜头则是长焦据的。
另外，根据镜头焦距的长短、物体距离相机的远近和物体的高度，用下列公式可求出象的高度。设i=象的高度，h=物的高度，f=透镜的焦距，u=物体的距离，则：
用上式可以算出，若用5cm焦距的镜头对10m远的高为2米的物体拍照，则在感光片上成象的高度为1cm。
⑹物和象的共轭关系
镜头两侧的物和象之间有互相制约的关系，也成共轭关系：
透镜的一侧有物，透镜的另一侧就有象。其中一个距透镜的距离改变，另一个距离也改变。
物和象可互换位置。若象的位置上被置换为物，则物的位置上被置换为象。
二．照相机成象有以下几种情况：
1，物在无限远处（∞），可以认为物射到透镜的光是平行光。物所成的象聚集在焦点平面上，在这种情况下，焦点和象点重合，结成一个小到差不多只有一点的倒立实象。见下图：
2，被摄物距透镜的距离在两倍焦距以外和在无限远之内时，成的象比被摄物小。象距镜头的位置在两倍焦距以内和一倍焦距之外，这是相机常用的照象方式。见下图：
3，物距等于两倍焦距时，象与物大小相等，象距也等于两倍焦距。用这种方法多用于拍摄较小的物体。见下图：
4，物距短于两倍焦距和长于一倍焦距时象大于物，象距大于两倍焦距。用这种拍摄方式多用于拍摄微小物体。又称微距拍摄。见下图：
5，物距镜头的距离短于焦距时，则不能获得倒立的成象。见下图：
三，照相机镜头的分类
前面已讲述，镜头是照相机的重要部件。最简单的照相机只用一片凸透镜构成镜头照象。但一片镜头的缺陷是成象比较模糊和变形，可出现球差，慧差和色差等现象。为了消除这些缺陷，随着光学技术的发展，相机镜头已由单镜片改进到多镜片复合透镜组成，能较好的消除单镜片镜头的缺陷。
另外，按相机镜头的不同用途，相机镜头又分为标准镜头，长焦镜头，广角镜头和微距（近拍）镜头等几类。
1，标准镜头：
视角范围在50度左右的镜头就称标准镜头。
视角：由镜头光心到成象范围的物体所形成的视场圆锥的张角称为视角。标准镜头视角约在50度左右。
象角：在镜头后侧与视角相等的对应的角为象角。
人的眼睛看景物的透视角也约为50度，这与标准镜头的视角范围基本相同。
在此需指出，如果某个相机所配用的镜头的焦距与该相机所用的感光片（CCD,CMOS,感光底片）的对角线尺寸大小基本相等，那么这个相机所配用的镜头就是标准镜头，在这个焦距下，该镜头的视角范围就是以上所述的标准镜头的视觉范围，约为40度－53度，在这个角度下所拍得的影象范围接近于人眼正常的视角范围，能够逼真的再显人眼所看到的景象。
例如135传统相机，其底片尺寸为24mm*36mm，其对角线F为：
135相机的胶卷底片的尺寸图如下所示：
如果135相机所安装的镜头的焦距约等于这个43mm的长度，那就是说该镜头是标准镜头。在这个焦距下，该135相机的视角为50度左右（属标准镜头的视角）。一般135相机定的标准镜头的焦距范围为50－58mm.。对使用35mm胶片的135传统相机来说，通常还认为135相机所安装的任何镜头只要具有焦距在28——70mm之间，都可以把这些镜头当作标准镜头。如果135相机所用的镜头的焦距低于28mm，则把这种镜头当作广角镜头，而把超过70mm的当作长焦镜头。上面讲过，虽然有些相机使用的都是标准镜头，即视角都是50度，但这些相机所使用的标准镜头的焦距长短可能不一样，这是因为它们使用的感光片的尺寸不一样，感光片的尺寸大小决定了这些标准镜头的焦距长短。
不同尺寸的感光片例如数码相机的感光片CCD或CMOS的对角线大都比135底片小的多。其对角线有1/4英寸（6.4mm），1/3英寸（8.5mm）,1/2英寸（12.7mm）,2/3英寸（17mm）,1.7英寸（43mm）等多种，见下图：
由上图可看到，相机所用的CCD,CMOS和35mm底片的面积（对角线）大小不一样，则其对应的
标准镜头的焦距相应的也为多种。例如佳能850IS数码相机的CCD尺寸（对角线）为10.2mm（1/2.5英寸），这就是该相机标准镜头的焦距。该镜头的焦距要比使用35mm胶卷的135相机的标准镜头的43mm小的多，但它也是标准镜头（就是视角也为50度左右）。佳能850IS数码相机的实际焦距为4.6-17.3mm,经过换算相当于35mm相机的焦距28-105mm.这些参数在其使用说明书里都已给出。见下图：
感光器件类型：CCD
感光器件尺寸：1/2.5英寸
光学变焦倍数： 3.8倍
相当于35mm镜头焦距：28-105mm
液晶屏尺寸： 2.5英寸
液晶屏类型： 2.5英寸低温多晶硅彩色液晶显示屏，约20.7万象素
存储介质：SD/SDHC/MMC卡
电池类型：锂离子充电电池NB-5L
另外，它的镜头外圈上也有标明，见下图：
镜头上标明的是：
CANON ZOOM LENS 该英文的意思是佳能照相机镜头
3.8X 是说明该相机镜头的光学变焦倍数,可以把该相机的最小焦距放大3.8倍
1:2,8-5.8 是标明该相机镜头在其焦距最短和最大时的光圈系数。4.6-17.3mm 是标明该相机镜头的实际焦距和变焦范围（3.8倍）。
另外，还有的数码相机将实际焦距用Equiv（相当于）35mm的焦距数值表示。
由于数码相机的CCD面积大都比135胶卷底片面积小的多，因此要实现小面积的优质成象，只用小尺寸的透镜就够了。但制造小镜头设计和工艺难度大。尺寸越小难度越大。因为小镜头透光效果要比大镜头低，因此对小镜头的组装精确度要求很高。
标准镜头的应用：摄影者大都使用标准镜头拍摄景物。在创意作品时，你使用的相机镜头可能是标准镜头，但运用不同的手段，在使用标准镜头下可以拍出广角和长焦镜头的效果。譬如当用镜头很近的对着被摄主题时，采用大光圈拍摄该主体的特写或近景，就可以获得背景虚糊类似长焦效果的图象。当用镜头对着中景或全景景物对焦拍摄时，采用小光圈拍摄，则可以使画面图象中的远近景都很清晰，获得类似广角镜头效果的图象。
2，广角镜头：
具有视角在70度以上的镜头称广角镜头。对35mm相机的焦距来说，就是小于28mm焦距的镜头。
广角镜头的特点是视角大，焦距短，景深范围长，在短距离内可拍得较大范围的景物图象。缺点是被照景物的图象有一定变形和照度不均现象。
3，长焦镜头（也称远摄镜头）：
是视角在40度以下而且比标准镜头的焦距大几倍以上的镜头。视觉小，就能使影象扩大，但被拍照的影象范围小。长焦镜头适合于拍摄高的或远的景物。对135相机，若使用的镜头焦距大于70mm，该相机就是用的长焦镜头。
4，微距镜头：
在拍摄时，在相机的感光面上成象尺寸与被拍的景物的尺寸大小相近，相等或大于景物，相机使用的这种镜头就是微距镜头。
5，光圈：
光圈是用来控制光线透过镜头，进入机身内的通光量的装置，它是由可调节的许多极薄的金属叶片一片片搭结而成，安装在镜头中间。就是用这些叶片来控制镜头的进光孔的面积大小，以决定进入镜头内的通光量。光圈外形示意图如下所示：
：
光圈为f4时的光孔大小光圈为f8时的光孔大小
由上两图所示，在搭接的叶片中心形成一个圆形的光孔，这就是光圈，即上图所示的处于中心的f4和f8园孔（光孔），这就是平行伸缩各个叶片，可使光孔变大或缩小，这样就能控制通过投向感光片的光束的大小，也就是控制光通量的大小。见上图。例如，在光照强时，要使光圈缩小些。
光照弱时，就将光圈开大些，这就起到控制光通量的作用，使相机的感光片适度感光。
光圈系数：照相机一般用光圈系数（有的相机使用说明书上又称“光圈值”）的大小来表示光圈的大小。设f为光圈系数，F为焦距，D为光圈直径（光孔的直径），光圈系数f为：
由上式可知，当焦距一定时，光圈系数f与光圈D（即光孔或光圈直径）成反比。光圈 f 越小表示镜头的光圈（开孔直径）越大，进入镜头的通光量越多。反之，f 越小，表示光圈（开孔直径）越小，通光量越小。
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
这里值得一提的是光圈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。对于消费型数码相机而言，光圈f值常常介于f2.8 - f16。，此外许多数码相机在调整光圈时，可以做1/3级的调整。
另外，有的数码相机例如佳能850IS的镜头外边园框上注有1：2.8-5.8.这是该相机以光圈系数来标明该数码相机可以使用的最大光圈，即该相机可以通过的最大通光量，适合在光线不足的环境下照相用。
6.快门
快门是控制通过镜头的光线在感光片上照射时间长短的机件。快门一开，光线就通过镜头照射到感光片上，使感光片感光。快门开的时间长，感光片感光时间长，即曝光时间长，反之，则短。
数码相机内的快门有电子快门或机械快门。机械快门主要由叶片组成，有的类似于光圈的叶片结构。但快门叶片数要较光圈少。机械快门如下图所示：
快门的开关时间的表示单位是秒。也有的资料把快门开关时间称为快门速度，两者意义相同。
快门时间（或速度）值通常标为：1、2、4、8、15、30、60、125、250、500……，这些所代表的实际意义是１秒的倒数，如“15”是指1/15秒，“250”是指1/250秒。和光圈一样，每一格的快门速度之间的光量差也是２倍，例如，快門1/500秒的光量值为1/250秒的一半。
用数码相机拍照时，我们可以通过改变光圈或快门来改变曝光量，但不同的曝光组合会产生不同的效果。
相机快门可分为高速快门与慢速快门。一般情况下，1/30秒以上的快门都是高速快门，它能固定动体的影象；从1/30秒到1秒，甚至１秒以上的Ｂ門都是属于慢速快門。慢速快门有三种不同的使用方法，能产生不同影象创意效果：
⑴，将相机固定后，用较慢的快门速度，使运动中的物体产生模糊影象，背景(静物)的清晰衬托出动感；
⑵、让相机随着物体运动的方向平移或是转移，产生的效果是背景变得模糊，而动体则会模糊中
略呈清晰，起到突出主体的效果；
⑶、快速摇晃相机，使整张照片都模糊不清。
我们常用慢速快门来拍摄城市的夜景，因为流动的车灯能产生红色或白色的影象，并形成光带，十分绚丽，描绘出城市的繁华。用慢速快门来拍摄流水也能得到很好的影象。
在选用慢速快门时，要特别注意一点：不像高速快门的1/250秒和1/500秒拍出的效果难以比较，两级慢速快门之间相差的曝光时间很长，拍出的效果很不一样（虽然曝光量是一样的），比如快门过快，可能会冻结景象，快门太慢，则影象会太模糊。至于每一慢门能得到什么样的图象效果，要靠摄影者自己试验。一般拍摄动态景物时，用快速快门。如果想拍有动感的影象，使用慢速快门。如拍水流、瀑布、车灯等移到的轨迹。
7.景深
景深是指照片上的被拍摄的主体前后景物的清晰范围（以距离表示）。照片上景深的表示见下图：
决定景深范围大小，主要有以下三个因素：
⑴，光圈的大小：
在焦距和物距不变的情况下，光圈越小，景深越大。反之景深越小。当被拍摄的主体前后的景物都要有一定的清晰度时，应尽量使用小光圈以获得较大的景深。
另外，在相同的光照条件下，拍摄时用小光圈，慢快门时，照片上的景物景深大。反之，大光圈，快门快时，景深小。
⑵，焦距的长短：
镜头焦距越长，景深越小，反之越大。
⑶，被拍景物的远近：
当焦距和光圈不变时，景物越远拍的景深越大，反之，越小。
8.光圈优先
就是手动设定光圈的大小，然后相机根据手动设定的光圈大小再利用测光装置定下快门大小。
在拍摄人象时，我们一般采用大光圈和长焦距而达到虚化背景获取较浅景深的效果，这样可突出被拍的人物这个主体。同时较大的光圈也能使相机具有较快的快门时间，从而较好的保持相机在拍摄时的稳定性。在拍摄风景这一类照片时，我们往往采用较小的光圈值，这样拍得的风景景深范围比较广，可使拍得的远处景物都清晰可见。这种拍摄法，也适于夜景拍摄。
9.快门优先
就是手动设定快门值，然后相机根据手动设定的快门大小再利用测光装置定下相应的光圈值。
快门优先多用于拍摄运动物体。例如拍摄行人，快门时间只需1/125秒左右。而拍摄跑步运动的人，约需1/500秒。拍摄下落的小水滴则需1/1000秒。
10.曝光和曝光量及应用
上面讲过，光圈和快门是照相机中控制曝光的关键装置，也是学习摄影首先要弄清楚的两个十分重要的概念。那么什么是曝光？曝光就是让相机的感光片（CCD,CMOS,感光底片）感光。曝光量就是光圈和快门的组合值。例如，F8,1/500，就是曝光量。其中F8是光圈系数，1/500是快门时间。前面已讲述，光圈大小用来控制光通量，快门用来控制通光的时间。合适的曝光量值是保证你的照片色彩真实还愿的基础。照片的成象质量与曝光量有关。也就是说，在摄影过程中，决定曝光量的相机的光圈值和快门速度这两个参数的设置相当重要。只有将二者都设置得恰到好处，才能达到最令人满意的曝光效果。下图给出了光圈和快门的最佳组合：
光圈和快门的最佳组合
同一快门速度下，光圈F5.6时拍摄的图象
同一快门速度下，光圈F8时拍摄的图象下面是拍摄照片时选择快门速度和光圈最佳组合的准则。
选择光圈（f值）
选择快门速度
11.测光
在许多相机的规格表中，我们都能看到一个常见的名词“TTL测光“。TTL的英文全文是Through The Lens.意思是通过镜头。用在相机测光就是表示这是一种用通过相机镜头的光线进行测光的方法。简称TTL测光。在过去摄影者用相机拍摄时都需要外带一块测光表，在使用这块测光表测光后，再设定相机的光圈和快门值，然后再进行拍摄。这整个过程比较繁琐。而TTL测光则消除了这个过程。利用TTL测光拍摄时，摄影者先半按快门，相机启动TTL测光功能，入射光线通过相机的镜头进入相机内置的测光感应器。见下图的单反相机内部结构示意图的A和B测光感应器。
这两块测光感应器和CCD或CMOS的光电转换原理一样，将光信号转换为电信号，再传递给相机的微处理器运算，算出一个合适的光圈值和快门值，当摄影者最后完全按下快门按钮时，相机就按照微处理器给定的光圈值和快门值所组成的曝光量在相机的CCD 或底片上曝光。
大多数的数码相机或传统傻瓜相机大都有以下四种测光方式：中央平均测光、中央局部测光、点测光、评价测光。这四种测光方式基本可应付目前所有的拍摄。但在影楼以及一些专业场合或者拍摄广告，有关摄影者依旧依赖外用测光表进行测光来进行拍摄。
在此，我们主要介绍评价测光方式。因为评价测光现在是数码相机的主要测光方式。评价测光或称分割测光方式是一种比较新的测光技术，出现时间不超过二十年。评价测光方式与中央重点测光方式最大的不同就是评价测光将取景画面分割为若干个测光区域，对每个区域独立测光后再整体整
合加权计算出一个整体的曝光值。这种测光方式更加适合大场景的照片拍摄，例如风光、、团体、家庭合影等景物的拍摄。
另外需要指出的是，不同相机的测光准确度是有差别的。高档的相机测光准确度高，抵挡次的相机测光准确度低，这可以在半按下快门按钮时从LCD液晶显示器上可看到被摄景物的清晰程度而知，拍的景物有的该白不很白，有的该黑不很黑，这还要进行曝光补偿。
12.曝光补偿
摄影其实就是摄影者运用自已掌握的摄影技术通过摄影器材对环境光线的计算、捕捉景物成象的过程。这个过程与设备的光圈值（控制单位时间进入相机的光通量）、快门速度（曝光时间）以及ISO（感光度，对光线的敏感程度）有关。如今的传统相机以及DC都会通过自己的内部程序，对环境光线进行计算，自动调整光圈、快门甚至ISO值。但在复杂的光线及强对比高反差环境下，相机按内部自动计算出的光圈和快门值自动曝光或用相机的P（程序自动曝光）挡拍出的照片往往差强人意，效果不是最佳。这时就需要拍摄者手工对相机拍摄进行相应的曝光参数调整，这就是曝光补偿EV（Expose Value），就是补偿相机在拍摄时自动设置的光圈值和快门值所组合的曝光量的不足之处。所以说曝光补偿也是控制曝光量的一种方式。
曝光补偿的调节范围一般在±2EV左右，大致可分为－2.0，－5/3，－4/3，－1.0，－2/3，－1/3, 0,1/3,+2/3,+1.0,+4/3,+5/3,+2.0等12个级别。在用数码相机拍摄时，当半按下快门时，液晶屏显示的效果图与最后全按下快门所拍得的照片图象基本是一样，如果在半按下快门时，液晶屏显示的图象明显偏亮或偏暗，这说明相机的自动测光测试的曝光量（即相机自动拍摄时设置的光圈值和快门值）与实际情况有较大的偏差，这时候就要用上曝光补偿了。需要指出，调节曝光补偿实际上就是在调节快门速度。简单说，曝光补偿调节的是EV，而实际上是在调节快门速度的高低而进行曝光补偿。现以佳能数码相机20D为例，我们将镜头的光圈固定为F4，在拍摄固定光源的物体时，若不进行曝光补偿时，在拍摄时相机定快门为1/20S，若这时进行曝光补偿，当把EV调到－0.5时，这时快门就变为1/30S。而当EV+0.5时就为1/15S了。基于这个原理，我们需要在高快门速度的环境中拍摄时，可以适当的降低EV，从而提高一定的快门速度，，因为快门速度快，可以减少拍摄时因手的抖动而导致的拍摄的画面模糊的机率。
对曝光补偿，我们还要进一步指出，在用数码相机摄影时，即我们用数码相机的自动挡拍摄时，
可能有这样的经验：有的时候拍出的照片的颜色很鲜艳白是白，黑是黑，红是红，绿是绿，不比专业摄影师照的差。可有的时候呢，拍出的照片颜色白不白，黑不黑，发灰，发白，发暗，总之，较实际景物颜色失真。，这很奇怪，为什么照出的景物颜色与我们看到的景物的实际颜色不一样呢？对此，需要理解相机是怎样测光的。不同颜色的物体在相同的光照条件下的反射率是不同的，而相机内的测光表不测量颜色而只测量被拍物体的对光的反射率，该测光表是以明暗平衡后的一种18％的中性灰色为基点来进行测光的。如果你选择的被拍物体的光反射率恰好是18％中灰反射率的颜色，那么测光表测出来的曝光量就是正确的曝光量，那就不需要曝光补偿。如果你选的被测光物体的反射率不是18％中灰反射率，而是比其亮些或暗些，测光表测出的曝光值就会有偏差，这时就需要曝光补偿。曝光的方法是对亮的物体要适当加曝光补偿，越亮需要加的补偿越大。而对暗的物体拍摄要适当减少曝光补偿，越暗需要减的越多。
怎样操作曝光补偿呢？在用相机拍摄景物时，要想得到符合实际被拍景物亮度的照片，需要反复调整曝光补偿，反复半按下快门，从LCD上观察被拍景物是否符合实际亮度，直至从LCD上看到满意的图象效果后，再最后全按下快门拍照，得出照片。以下面两幅照片为例，上面的是曝光补偿为0，下面是曝光补偿为1时所拍的两张图象：
。
那么什么是18％中性灰度（反射率）呢？我们之所以能够看到物体，要么是因为它们发射光，要么是因为它们反射光。我们能见到绝大多数物体都是由于它们能够反射光。反射的光线越多，物体也就显得越明亮。如果物体是完全乌黑的，它就不会反射一点光线，也就是说，它具有0的反射率。另一种极端的情况是物体是全白的，它将反射所有的光线，也就是说，它具有100％的反射率。上述两种情况只是理论上的两个极限。所有的物体都处在这两个极限之间，经计算得出”普通”场景中的光线”平均”为灰色级谱上中间影调的反射率，该影调位于纯白和纯黑的中点，即为灰色级谱上的中间影调。于是，通过简单的推理就可以得出中间影调应该反射投射到其上的50％的光线。测量表明，它实际上只反射了18％的光线。在黑白级谱中，这种影调就被称为”18％灰色”。
.
18％的光线被反射所产生的灰色影调就是18%灰色，这也正是测光表校准后读取的值。
用相机拍照时我们都清楚，很多传统的胶片照相机尤其是数码照相机，都有自动光圈装置，这给我们摄影正确曝光带来极大的方便。但是自动光圈并不是万能的，并不能保证每一幅照片都曝光正确。使用自动光圈拍摄的照片，不是曝光不足，就是曝光过度，使拍摄的照片黯然失色。为什么会产生这种情况呢？这和不了解曝光的中级灰原理，不会正确使用自动曝光装置有很大关系。自动光圈装置也叫自动曝光装置，其基本原理是，首先由内置于相机里的测光系统进行测量被摄景物的对光的反射率，然后把测量的结果传到芯片，再由芯片传到自动光圈装置给出适当的光圈，完成曝光任务。
所谓中级灰原理是说，机内测光系统无论测量亮度很高的被摄体（比如没被污染的白雪），还是测量亮度很低的被摄体（比如煤），如果依照测出的结果曝光，经过正常冲洗，该被摄体在底片上产生中级密度。用中级灰密度底片洗出的照片得到中级灰影调，也就是中级灰密度的底片产生中级灰调影的照片。
根据中级灰原理，按照景物的什么部位曝光，什么部位便产生中级灰影调。我们拍摄实践中景物的亮度分布是十分复杂的，比如我们拍一幅这样的照片：以蓝天白云绿草地为背景，拍一幅半身人象，如果顺光拍摄，用自动光圈曝光能获得正确曝光的照片，如果逆光拍摄不进行补偿，曝光不足，人脸就是黑的，因为机内的测光系统测量的是景物亮度的平均值，而不是只测人脸的亮度。在拍摄
雪景时雪的亮度很高，以雪的亮度曝光，在底片上产生中级灰亮度，洗出照片便得到中级灰影调，
光学设计岗位规范 1 范围 本规范规定了光学设计岗位职责和岗位标准。。 本规范适用于光学设计岗位的初级、中级、高级职务人员。 2 引用标准 Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想和职业道德通用标准 3 岗位职责（概括和列举该岗位的工作职责） 3.1 负责光学系统研究、设计的全部技术工作，试验、试制的配合工作。 3.2 严格贯彻执行国标、部标、企标及有关科研技术、质量管理和安全技术的法规。 3.3 负责项目预研、技术论证、可行性研究论证、技术经济分析和项目的申报工作。 3.4 根据研制合同，制定阶段和年度工作计划，并组织实施。 3.5 参加本专业及有关专业的技术会议，评审本专业范围内的科研成果。 3.6 贯彻全面质量管理，负责对试验中出现的各种技术问题进行分析、论证，改进设计。 3.7 根据使用部门的要求和市场需求，采用适合的光学系统的结构，满足性能指标。研究新技术，加速光电系统的更新换代。 3.8 根据项目进展情况，适时编写专题技术总结、专题研究报告、鉴定申请报告等。 3.9 负责技术转让、技术咨询、技术服务以及完成技术资料的归档工作。 4 岗位标准 4.1 政治思想与职业道德 执行Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想与职业道德通用规范 4.2 文化程度
执行Q/AYGF 1.1 4.3 专业理论知识 4.3.1 初级职务 4.3.1.1 具有高等数学、普通物理等基础理论知识。 4.3.1.2 具有应用光学、光学仪器制图等专业理论知识。 4.3.1.3 了解光学系统性能和集成、试验、应用、储存中的有关安全规程。 4.3.1.4 了解光学系统设计和研制过程，及有关技术标准。 4.3.1.5 初步掌握一门外语，并能查阅本专业书刊、资料。 4.3.2 中级职务 4.3.2.1 具有光学、计算机CAD设计、光学仪器制图原理等基础理论知识。了解红外、激光、电视、可见光系统等有关知识。 4.3.2.2 熟悉光学系统性能和集成、试验、应用、储存中的有关安全规程。 4.3.2.3 熟悉光学系统国内外研制状况和发展趋势。 4.3.2.4 熟悉国内外光电系统光学设计研制技术及技术标准。 4.3.2.5 掌握一门外语，并能较熟练地查阅本专业书刊、资料。 4.3.3 高级职务 4.3.3.1 熟练掌握光学系统涉及的红外、激光、电视、微光、可见光学等专业理论知识。 4.3.3.2 精通光学系统研究的技术理论、熟悉典型的、同类型光学系统的性能指标及研究的技术难点。 4.3.3.3 精通光电系统集成与实验理论。 4.3.3.4 熟悉光电系统研制程序、典型技术和有关标准。 4.3.3.5 掌握国内外光电系统发展状况和发展趋势。 4.3.3.6 掌握光电系统应用的有关技术和知识。 4.3.3.7 掌握一门外语，并能熟练地查阅和笔译本专业的书刊、资料。 4.4 实际工作能力 4.4.1 初级职务 4.4.1.1 能完成光电系统的一般实验，参与试验方案的讨论与制定。
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
在開始之前，首先要說明一下我的教程主要圍繞著數碼相機進行。一來現在絕大部分朋友都擁有數碼相機，很少有一入門就玩膠片的，二來我也只有對數碼相機稍微熟悉一些。但是一些攝影的基本原理相信數碼和膠片都是相同的。另外，這篇教程的定位是入門教程，對有些朋友來說可能太簡單了。有一定基礎的朋友可以站在幫我挑錯的立場上給我回帖，以幫助我完善這篇教程。 從哪裡開始呢？還是光圈和快門吧。最容易明白但也最難掌握。光圈大家可以想像成照相機鏡頭裡面的一個孔。這個孔張的開就是大光圈，縮的小就是小光圈，但是光圈的標值和他的大小是相反的，比如F2.8比F4的光圈要大。光圈越大（也就是孔越大）在相同的時間裡面通過的光也就越多。那麼相機到底接收到多少光應該就取決於光圈大小和時間長短。這個時間長短就是快門。現代的照相機都可以自動測光，他根據現場光的強度決定需要接受多少光線，然後通過這個光線反推出光圈的大小和快門的快慢。從數學原理來說，從一個乘積反推乘數和被乘數明顯可以得到很多組合，我可以縮小光圈，只要放慢快門，我同樣可以得到相同的光線。那麼光圈和快門除了調節光線強弱還有其他功能嗎？我該怎麼調節這兩個值？ 光圈除了調整光線的作用以外我想還有兩個功能。一個是控制景深，一個是控制畫質。大家都知道照相機需要對焦，這和人眼是一樣的。
在我們眼前的東西不可能每樣都很清晰，景深就是一個清晰的範圍。景深大就是清晰的範圍比較寬，反之清晰範圍比較小。比如，離我10米到12米範圍內的東西都很清晰，景深就是2米。離我10米到20米的範圍很清晰，這10米的景深就比剛才的2米要大。理解了景深我們就來說光圈和景深的關係，光圈大，景深小，光圈小，景深大。至於為什麼，大家可以參照初中物理的小孔成像，畫一個大孔畫一個小孔，比劃一下光線入射角就清楚了，我實在懶得畫圖。光圈另一個控制畫質的功能其實不能算作光圈真正的作用。主要是現在光學鏡頭水準還有限，所以在一些低價的鏡頭上容易出現大光圈畫質差，小光圈畫質好的問題。一般認為光圈F8是最好的光圈，太大太小畫質都不是最好。所以如果對景深沒有特殊要求，特別是風景照的時候收縮光圈是常用的方法。 相對光圈來說快門對大多數人來說比較容易理解。拍攝運動的人物快門快一些可以把他凝固住，快門慢了可能就虛掉了。另外如果快門太慢，由於握照相機的手自身的震動，拍出來的照片很可能是糊的。而焦段越長就越容易糊。因為長焦段等於把手的震動給放大了。一般認為安全快門應該是焦長的倒數，比如28mm的焦長，快門在1/28以上才能保證不糊。當然這也跟個人的定力有關係，我在28mm端一般1/10就基本安全了。靠著固定物也拍出過1秒的手持照片。根據
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
一、相机的基本构成、设置: 数码相机与传统相机不同之处就是可以直接预览照片,如果照片不满意可以删除重拍。数码相机的组成;由镜头、取景器、CCD、液晶屏快门等组成。变焦距镜头改变焦距,也就就是成像的大小。取景器用来取景用的,CCD就是电子成像的元件,CCD的面积的大小决定像素大小,也就是我们通常所说的像素。液晶屏用来显示图像或构图用,快门用来拍照的按钮,存储卡就是用来存储图像,存储卡越大存储的图像越多。 1、光圈与快门:光圈就是用来调节通光量的,光圈的数值越小通光亮越多,相反光圈数值越大通光量越小,光圈的主要作用就是用来调节曝光量的,通过调节就是通过的光量达到标准,如果在光线相等的条件下成像暗说明光圈的通光小了,此时开大光圈加大通光量,如果图像过亮说明就是曝光过量,需要缩小光圈使之达到曝光标准。只有曝光标准的图像才能拍出最佳的照片。一定要掌握好曝光量。 2、变焦与聚焦:变焦指的就是改变成像的大小,变焦有自动与手动之分,有推拉式与旋转两种,一般都就是手动变焦,通过改变变焦得到所需的成像的大小,焦距就就是焦点的距离,通常我们讲的清晰的,现在的数码相机都就是自动聚焦的,半按快门按钮开始自动聚焦,再按快门执行拍照。 3、白平衡设置,白平衡指的就是照片的色彩设定,如果白平衡设置不匹配拍出来的图像会发生偏色,通常所说的颜色不正,色温分日光、白炽灯、荧光灯、闪光灯等在室内一般用的都就是闪光灯,白平衡有自动白平衡设定于自定义设定,拍摄大场面多色彩时自动白平衡比较准,一般都用自定义白平衡。 4、存储卡的设定:数码相机成像的大小采用像素设定来决定的,数码相机一般用大、中、小或者高、中、低来表示。同一张存储卡像素越大拍的张数越少,
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
红外线摄影的基本原理 红外线的发现 早在1672年人们就发现了太阳光(俗称白光)是由各种颜色的光复合而成，随后牛顿做出了单色光在性质上比白光更简单的著名结论。无论是当时还是现在，我们都可以利用分光棱镜把太阳光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光，这也是很多光电试验中合成白光的原理。 1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各单色光时发现了红外线，并且把光谱中看得见的那部分波称为“光”(可见光)，而人眼看不到的波则称为“线”，并习惯地命名为红外线。显然这样来对红外线进行定义是不科学的，尔后科学家的研究表明，红外线这种电磁波在实际应用中可划分为以下三个波段:近红外：波长为0.77～3.0μm、中红外：波长为3.0～30μm、远红外：波长为30～1000μm。 通常情况下的红外线摄影可以感应的红外线波长范围为770～1000nm。红外线成像设备的特殊之处就是能探测这种物体表面所辐射的不为人眼所见的红外线，它所反映的是物体表面的红外辐射场，即温度场，帮助我们看到肉眼观察不到的事物，从另一种角度来观察我们所熟悉的事物。 红外线成像的原理和黑体的红外辐射规律 所谓黑体，简单地讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说完全吸收。作为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1)，所以黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射
的基本规律是红外线研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系，同样，这也是我们研究红外成像的基本出发点。 黑体定律分别由以下三个基本定律构成：(1)辐射的光谱分布规律——普朗克辐射定律； (2)辐射功率随温度的变化规律——斯蒂芬-玻耳兹曼定律；(3)辐射的空间分布规律——朗伯余弦定律。以上三个定律共同阐述了凡是温度高于开氏零度(绝对零度)的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比，温度只要有较小的变化，就会引起物体的辐射功率发生较大变化。以上定律正是红外线成像的原理基础，即只要有温度存在，就有红外线摄影的可能。理论上，自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度(-273.15℃)，就存在分子和原子无规则的运动，其表面就会不断地辐射红外线。任何存在有温度的物体，除可以发出波长在380～770nm的可见光外，还可以发射不为人眼所见的波长为770～1350nm范围的红外线。因此，红外线的最大特点就是普遍存在于自然界中，也就是说，任何“热”物体虽然不发光但都能辐射红外线，因此红外线又称为热辐射线，简称为热辐射。 红外线摄影的特点 很多人对于红外线摄影照片表现出来的色调和影像的质感感到惊异，其实这并不奇怪，因为红外线与可见光相比的一个特点是色彩更加丰富多样。由于可见光的最长波长是最短波长的1倍(380nm～770nm)，所以也叫作一个倍频程。而红外线的最长波长则是最短波长的10倍，即具有10个倍频程。因此,如果可见光能表现自然界中的7种颜色，则红外线便能表现70种，因此具有极其丰富的色彩表现力。另外红外线还具有良好的穿透性，如穿透烟雾、水气等，因此在航空摄影、军事摄影和其他题材摄影中有着不可替代的地位，例如航空摄影可以利用红外线发现健康、不健康的树木，森林，地脉甚至矿藏；医学上可以用于人体组织的穿透；科研及工程摄影可以用于鉴别印色，穿透织物；普通红外线摄影可以利用发散性产生虚幻的图画效果等等。 满足红外线摄影需要的条件(镜头和滤光镜) 红外线摄影可以使用普通镜头，但是在使用红外滤镜配合普通镜头进行红外线摄影时，镜头通常不对红外区进行校正。尤其是在利用传统的红外乳剂胶片进行聚焦时，必须稍稍增大相机镜头的伸长量。这是因为普通镜头设计的焦距是针对可见光的，因而在拍摄红外线时相应的焦距设定应大于拍摄可见光时的焦距，即使是在使用单消色差或复消色差镜头的时候，这一点也适用。此外，由于红外线波长比可见光的波长要长得多，其焦距不可能与可见光一致。因此须要专门对镜头进行红外区校正，一些传统相机镜头为了达到对红外光准确对焦的目的，专门设计了一个红外聚焦指数。而对于其它相机，必须通过多次实验以确定镜头所须增加的伸长量，通常是以0.3～0.4%焦距的数量级进行手工校正。 由于红外线光谱感应范围较广，因此无论是传统红外线摄影还是数码红外线摄影都需要一个阻挡可见光及紫外线辐射，同时又可以透过红外线的特殊滤光镜，即红外线滤镜(Infrared Filter)，并且根据经验和感光材料的光敏范围来确定和选择红外线滤镜的滤光系数。
光学成像原理 光学成像原理简介 一个成像系统主要包含以下几个要素： ·视场：能够在显示器上看到的物体上的部分 ·分辨率：能够最小分辨的物体上两点间的距离 ·景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差 ·工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离 ·畸变：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形 ·视差：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决此难题。 ·图像传感器尺寸：图像传感器（一般是CCD 或CMOS ）有效的工作区域，一般指的是水平尺寸。对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（PMAG ）是很重要的。多数图像传感器的长度与宽度之比是4:3 ，如下图所示。
·预放大倍数：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的 ·系统放大倍数：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大倍数。它也可以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器尺寸与图像传感器尺寸的比值。 ·分辨率：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，下图简单的说明了物体上的两个方块区域成像到CMOS/CCD相机上。可以看出，因为图像传感器上像素间的距离已经确定，如果想要区分物体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。 与分辨率相关的术语有以下几个： ·每毫米对线（lp/mm）：如上图所示，一对线是指一个红色的区域和一个空白的区 域。分辨率就是用每毫米上对线的数量来表示，因此分辨率常常被看作是空间频率。 这个频率的倒数是指最小可分辨的物体上两点间的距离，用毫米来表示。这个参数可 以用来表征镜头或者相机的分辨率。 ·像素数：数码相机的分辨率也可以用图像传感器的像素数来表示。如图所示，一对线 与两个像素相对应，换句话说，如果要使两个红色区域分开，就必须一个像素贡献于 红色区域，一个像素贡献于红色区域间的空白。
1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？ 特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角ω（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径 结构参数：每个曲面的面行参数（r，K，a4，a6，a8，a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向 1.3轴上像点有哪几种几何像差？ 轴向色差和球差 1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。 子午场曲、子午慧差、轴外子午球差 1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？ 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。 点列图：对于实际的光学系统，由于存在像差，一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后，其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统 2.1叙述光学自动设计的数学模型。 把函数表示成自变量的幂级数，根据需要和可能，选到一定的幂次，然后通过实验或数值计算的方法，求出若干抽样点的函数值，列出足够数量的方程式，求解出幂级数的系数，这样，函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程，给出一个原始系统，线性近似，逐次渐进。 2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点，它们之间有什么区别？ 适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关，可以控制单个独立的几何像差，对设计者要求较高，需要掌握像差理论阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。 区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关，像差线性方程组就无法求解，校正就要中断。 3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？ 序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象，光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。 非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下，非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析，计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。 （1）建立光学系统模型： 系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定 初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入 （2）像质评价 （3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化 （4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析 3.3Zemax软件采用了什么优化算法？ 构造评价函数：最小二乘法、正交下降法（非序列光学系统）
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 高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案 一、选择题 1．如图潜水员在水深为h的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是( ) A．2htanC B．2hsinC C．2hcosC D．2h 2．题图是一个1 4 圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折 射率n=5 3 ，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出 C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出 3．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化 C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化 4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B． C． D． 5．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 6．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是 A．a光在水中传播速度比b光小 B．b光的光子能量较大 C．当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大 D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距7．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A．绿光也一定能发生全反射 B．红光也一定能发生全反射 C．红、绿光都能发生全反射 D．红、绿光都不能发生全反射 8．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ） A．向上移动 B．向下移动 C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动 摄影专业基础理论考试题库 本文由菲菲书法贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查瞧。 摄影专业基础理论考试题库 一、填空: 填空: 1、2、3、4、5、6、7、8、小孔成像的原理就是(墨子) 在( 《墨经》)一书中提出的。黑白相纸按用途可分(印相纸)(放大纸) , 。在画面影调中占主要地位的影调就是(基调) 。纬度小光源强度(大) 。海拔高光源强度(大) 。景物的反射与吸收成(反比) 。色光的三原色就是红、绿) ( 、蓝。电子闪光灯发光的四大特性:发光强度特大, 发光时间( 极短) 、发光色温与日光相同、发光 性质为冷光。9、高的快门10、11、12、13、14、15、16、17、大口径镜头的优点可归纳为三点; 便于在暗弱光线下拍摄, 便于摄取较小的景深, 便于使用( )速度。清晰地结像) 。变焦)镜头。较 相机的聚焦装置作用就就是使景物在胶片上( 镜头的种类主要包括标准镜头、广角镜头、望远镜头与、( 选择拍摄点应从三方面考虑:不同的摄距、不同的( 方向遮光罩就是加戴在(摄影镜头)前边的一个附件。) 、不同的高度。 摄影镜头的视角的(大小) ,主要取决于(焦距)的长短与(底片对角线)的长度。焦距(越长) ,视角(越小) 。快门的主要作用(控制胶片的曝光时间)(控制被摄物体的清晰度) ; 。强烈的斜、直射光进入镜头,会在底片上产生(耀斑)与(灰雾) ,使影像的(反差)与(清晰度) 受到影响。18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、民用数字相机既可以(照相)又可以(摄像) 。数字相机就是用各种类型的(存储卡)存储影像的。家用数字相机可以用(液晶)显示屏取景。CCD 或CMOS 就是数字相机的(影像传感器) 。快门速度先决模式用(S 光圈大,景深(小) 。光圈小,景深(大) 。自拍器主要用途就是(自拍) ,或防止相机震动。F/4光圈比F/5、6光圈大(一级)光圈。数字相机就是不使用(胶卷)的相机。135单镜头反光相机主要由(机身)(镜头)两部分组成。, 马米亚RB67相机就是(120)相机。MACRO 表示(微距)镜头。前景深(小于)后景深。Tv)来表示。 32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、 摄影光源有(自然光)与(人造光)两种。透镜分为(平透镜) (凹透镜) (凸透镜)三种。焦距短,视角(大) 。焦距长,视角(小) 。光圈大,通光量(多) 。相机内侧光系统,通过镜头的主要有(TTL) (TTL-OTF)通过取镜器的有(TTF) 。用日光型胶片在灯光下拍摄会使色彩偏(红) ,偏(黄)产生(暖调)效果。正透镜就是中间(厚)周边(薄)的透镜,起到使光线(汇聚)的作用。(黄色)明度最高, (紫色)明度最低。黑白胶卷冲洗的主要工序就是显影与定影。关键就是( 显影光圈与景深成反比,光圈大, ( 景深小) :光圈小, ( ) 。景深大) : ) 。 曝光对影像质量的影响,主要表现在影像的密度、影像的清晰度与影像的(色彩快门的作用就是控制进光时间与影响成像的( “DX”的含义就是指( 胶卷资料暗码) 。清晰度) 。 滤色镜可归为三大类:彩色摄影滤色镜、黑白摄影滤色镜、( 常用摄影充电电池有(镍高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案
摄影专业基础理论考试题库
相关主题
文本预览