照相機構造原理詳解
(1)――照相術與照相機的形成
攝影,不僅被廣泛地應用于國民經(jīng)濟中的各個領域,而且已經(jīng)成為廣大人民現(xiàn)代文明生活中的不可缺少的重要組成部分。
現(xiàn)代照相術的起源最早可追溯到墨子(公元前468~376年)在《墨 ..
人類對于光的本性的認識經(jīng)歷了漫長而又曲折的過程。在整個18世紀中,光的微粒流理論在光學中仍占優(yōu)勢,人們普遍認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體系。如今對光的本性認識是: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。
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系: v=λ/T ,ν=1/T,v=λν 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、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。 光既然是電磁波,研究光的傳播問題,應該是一個波動傳播問題,但是在設計照相機鏡頭及其他光學儀器時,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。這樣在幾何光學中研究光的傳播問題,就變成了一個幾何問題、數(shù)學問題,問題簡化多了。 照相機的工作過程,概略地說是應用光學成像原理,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成像原理:人類對于光的本性的認識,光線的傳播及透鏡成像原理。 人類對于光的本性的認識經(jīng)歷了漫長而又曲折的過程。在整個18世紀中,光的微粒流理論在光學中仍占優(yōu)勢,人們普遍認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體系。如今對光的本性認識是: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。 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系: v=λ/T ,ν=1/T,v=λν 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、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。 光既然是電磁波,研究光的傳播問題,應該是一個波動傳播問題,但是在設計照相機鏡頭及其他光學儀器時,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。這樣在幾何光學中研究光的傳播問題,就變成了一個幾何問題、數(shù)學問題,問題簡化多了。 (5)――照相鏡頭特性及分類 照相鏡頭是照相機的最重要部件之一,一般由多片正透鏡、負透鏡、膠合透鏡組,以及固定這些光學元件的金屬隔卷和鏡筒組合而成。它的作用是把被攝目標清晰地成像在感光膠片上。 |
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