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    [分享]摄影光学基础知识－光的折射定律 [复制链接]

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    离线cyqdesign
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2006-10-17
    光的折射定律 当光传播到两种不同的介质（如水、玻璃）的分界面上时，在产生光的反射的同时，将有一部分光线射入到另一介质中，其传播方向随介质的密度大小而发生改变，这种光的偏折现象称为光的折射。我们称这两种介质的分界面为折射面。从折射面进入新的介质，并且传播方向发生改变的光线称为折射光线。折射光线和法线所构成的角称为折射角，记为i’，如图1-2-4所示。介质所固有的并和其密度及所通过光线的波长有关的特征量称为介质的折射率，通常用n表示。它反映了光从真空射入某种媒质发生折射的时候，入射用i的正弦跟折射角i’的正弦之比。折射率的大小表明媒质的折光能力的大小，n值越大表明折光能力越大。光的折射定律指出： o 9?#;B$  
       ①入射光线、折射光线及法线在同一平面内。 JX $vz*KF  
       ②入射角i与折射角i’的正弦之比等于后介质折射率n’与前介质折射率n之比，即 gO9\pI 2  
                           sini/sini’=n’/n s|q]11r+H  
    #mFY?Zp)  
    D.ajO^[  
        由此可见，当光线从光疏介质进入光密介质时，折射角 i’<入射角i，折射光线靠近法线；反之折射光线远离法线。在后一种情况下，当入射光线以某一特定角度α入射时，折射角i’将等于90°，角α就称为临界角。当入射光线以大于临界角的方向射到界面上时，将全部被反射而不再发生折射，这种现象称为全反射现象，如图1-2-5所示。 @pn<x"F5'  
    JvI6+[  
    9 M<3m  
        在熟悉了光线的传播规律后，下面我们利用这些规律来讲述成象理论。 J+]W*?m  
        1841年德国数学家高斯建立了“理想光学系统成完善象”的理论。根据这一理论：物空间中的每一个点、一条线、一个面相应在象空间里有一共轭的点、线、面与它对应。这一理论又称高斯光学。它确定并表征了光学系统性质所必要的基点：焦点、焦平面、主点、主平面、焦距以及物与象之间共轭关系。 B]_NI=d  
        物空间平行于系统光轴的平行光束，系统象空间与光轴的交点F'是与物空间光轴上无限远点共轭的点，称为系统象空间的主焦点（或第二主焦点）；通过F'所作垂直于光轴的平面，称为系统象空间的主焦平面（或第二主焦平面）。反之可得系统的物方主焦点F(或第一主焦点)和物方主焦面(或第一主焦面)。 79Y;Zgv  
        作物空间焦点F发出光线的延长线（图1-2-6），并且将象空间相应的平行光线向反方向延长，于是此两延长线（虚线）交于M点，通过M点作光轴的垂直平面MH，称为系统物空间的主平面，主平面与光轴的交点H，称为系统物空间的主点。反之可得系统象方主平面M'H'和象方主点H'。 +~Lt;xNFk  
    xO` `X<  
    7)FI_uW  
        物方主点H与物方焦点F间的距离f称为光学系统的物方焦距。同理H'与F'的距离f'称为象方焦距。焦距的正负是以相应的主点为原点来确定的，与光线传播方向一致的则焦距为正。 c]OK)i-{l  
        我们以象方焦距的正、负来定义系统或透镜的正、负。 ]K^#'[  
        在已知理想光学系统的焦距和主点位置后，对于任一位置已定的物体，均可通过作图求出该系统所成象的大小和位置。 N H$!<ffz  
        物体AB到H的距离称为物距，记作l。同样，H'到A'点的距离称为象距，记为l'。从图1-2-7中我们用简单的相似三角形关系，即可得出物距l、象距l'和焦距f'之间的关系为 HUuZ7jJwf  
                             1/l+1/l'=1/f'                        ?Z{:[.  
    上式称为高斯公式。 )LRso>iOO  
    ]?/7iM  
    $HE ?B{  
        我们定义物体通过系统后所成象的高度η'和物体高度η之比称为垂轴放大率，记作β。则 'xn3g;5  
                        β=η'/η=l'/l=(l'-f')/f' \0'0)@uziQ  
        从上式中可以看出，在物体位置及象的位置固定不变的情况下，象的放大率和光学系统的焦距有直接关系。通常l>>f'，故放大率β和焦距的大小成正比。因此，在小型照相机上装配的标准镜头的焦距比中型（如120照相机）的标准镜头焦距要短。在同样画幅的照相机上，装上长焦距镜头，对同一被摄物体，我们可以在底片上得到较大的象。从使用角度来讲为得到更细腻的象，一个好的照相机应配有多个不同焦距的镜头。 ky^u.+cZ  
        附带说一下，在照相机调焦环上刻的均是摄影距离，是指照相机的胶平面至（垂直于照相镜头光轴的）被摄体表面的距离。与高斯光学定义下的物距（自镜头物方主点到光轴上物点的距离）l 略有区别。
     
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    离线zz1983
    高级工程师
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    只看该作者 1楼 发表于: 2006-10-18
    基础的，一定要学习，谢谢。
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    离线byz
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    只看该作者 2楼 发表于: 2006-10-20
    谢谢；了,好好学习一下
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    离线郭嘉嘉
    实习生
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    只看该作者 3楼 发表于: 2006-10-21
    支持　　　　我乃初行者　　希望　站长　多发　让我好学
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    离线aaoe
    助理工程师
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    只看该作者 4楼 发表于: 2006-11-02
    看来,要不断的学习.
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    离线Dond612
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    只看该作者 5楼 发表于: 2006-11-04
    基础的，要学习，谢谢。
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    离线hjdic
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    只看该作者 6楼 发表于: 2006-11-21
    真的是一个很好的资料
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    离线1964
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    只看该作者 7楼 发表于: 2006-11-26
    认真学习......
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    离线slbn0000
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    只看该作者 8楼 发表于: 2007-01-05
    就是说物距和物方焦距定了，胶片就必须在象空间的主焦平面的位置，才能成像是吗？ h)MU^aP  
    Tr} r` %  
    那摄像机呢？貌似不用不停的调焦呀，成像原理一样吗？
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    离线xh0926
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    只看该作者 9楼 发表于: 2007-05-18
    基础知识!好好学!
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