介绍照相机
照相机的工作原理,概略地说是应用光学成像原理,通过照相镜头将被摄物体
成像在感光材料上.
下面将粗略地介绍摄影光学成像原理：
人类对于光的本性的认识,
光线
的传播及透镜成像原理.
人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程.
在整个
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世纪中,
光的微粒流理论在光学中仍占优势,
人们普遍认为光是微小的粒子组成的,
从点光
源发出并以直线向四面八方辐射.
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世纪初,以杨氏（
Young
）和菲涅耳（
Fresnel
）的著
作为代表逐步发展成今天的波动光学体系.
如今对光的本性认识是：
光和实物一样,
是物质
的一种,它同时具有波的性质和微粒（量子）的性质,但从整体来说,它既不是波,也不是
微粒,也不是它们的混合物.
从本质上,讲光和一般无线电波并无区别,光和电磁波一样
是横波,
即波的振动方向与传播方向垂直.
一个发光体就是电磁波的发射源,
发光体发射的
电磁波向周围空间传播,
和水波波动产生的波浪向四周传播相似.
强度最大或最小的两点距
离称为波长,用
λ
表示.传播一个波长所需的时间称为周期,用
T
表示,一个周期就是一
个质点完成一次振动所需要的时间.
1
秒内振动的次数称为频率,用
ν
表示.经过
1s
振动
传播的距离称为速度,
用
“v”
表示.
波长、
频率、
周期和速度之间有如下关系：
v=λ/T
,
ν=1/T
,
v=λν
由此可见,光的波长与频率成反比.实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分.
波长在
400
～
700nm
的电磁波能够为人眼所感觉,称为可见光,超过这个范围人眼就感觉
不到了.
不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉,
按照波长由长到短,
光的
颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色.不同波长的电磁波在真空中具有完全相同的
传播速度,数值是
c=300,000km/s
.
下面叙述几何光学的几个基本定律
——
光线的传播规
律：
(1)
光的直线传播定律
光在均匀介质中,是沿着直线传播的,即在均匀介质中光线为
一直线.
光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到,
如物体被光照射而成影,
小孔
成像等.光的直线传播引出了光线这个概念.
(2)
光的独立传播定律
光的传播是独立的,
当不同光线从不同方向通过介质某一点时,
彼此互不影响.
当两支光线会聚于空间某一点时,
它的作用为简单的叠加.
光线的这一性质,
使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头,
在成像面上成像.
(3)
光的反射定律
当光传播到两种不同介质的分界面时,就会改变传播
方向,发生光的反射.光的反射定律指出：
①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的
法线在同一平面内,人射光线与反射光线分别位于法线的两侧.
②人射角和反射角相等.
入射光线与法线
N
的夹角记为入射角,用
i
表示；反射光线与法线
N
的夹角记为反射角,
用
α
表示.则有
i=α
.光的反射现象还具有可逆性,假如光线逆着原来反射光线方向入射到
界面上,
那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去.
随着界面的不同,
反射又可分为定向
反射和漫反射.从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线,入射点都落到同一平面上,
其反射都向着同一方向,
则称为定向反射.
当光从一个方向投射到粗糙表面上时
（如毛玻璃
面等）
,由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成,光线便从各个不同的方向反射
出去,称为漫反射.但需注意在漫反射现象中,就每一条光线而言都还是遵循反射定律的.
光的反射,
在照相术中起着相当重要的作用.
例如人本身并不发光,
但当光线从各个角度照
射到人身上后,
光线便可从各个角度有所反射.
我们常利用反射光进行拍照,
就是遵循光的
反射定律.
3.
物理学存在于物理学家的身边.勤于观察的意大利物理学家伽利略,在比萨
大教堂做礼拜时,悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣,后来反复观察,
反复研究,发明了摆的等时性；勇于实践的美国物理学家富兰克林,为认清
“
天神发怒
”
的本
质,在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子,冒着生命危险,利用司空见惯的风筝将
“
上帝之火
”
请下凡,由此发明了避雷针；敢于创新的英国科学家亨利
•
阿察尔去邮局办事.当时身旁有
位外地人拿出一大版新邮票,准备裁下一枚贴在信封上,
苦于没有小刀.找阿察尔借,
阿察
尔也没有.
这位外地人灵机一动,
取下西服领带上的别针,
在邮票的四周整整齐齐地刺了一
圈小孔,然后,很利落地撕下邮票.外地人走了,却给阿察尔留下了一串深深的思考,并由
此发明了邮票打孔机,
有齿纹的邮票也随之诞生了；
古希腊阿基米德发现阿基米德原理；
德
国物理学家伦琴发现
X
射线；
……
研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举.
物理学也存在于同学们身边.
学了测量的初步知识,
同学们纷纷做起了软尺.
有位同学别出
心裁,
用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好,
这样更牢固.然后,
用大大卷泡泡糖的包装盒
作为软尺的外壳,
在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴,
软尺的末端固定在轴上,
这样一个
可以收拾并反复使用的卷尺诞生了.
同时,
这位同学受软尺自作的启示,
用实验解决了一道
习题：
用软尺测量物体长度时,
若把软尺拉长些,
测量值是偏大还是偏小?他做了这样一个
模拟实验：在白纸上画一条直线,标上刻度,然后用透明胶粘贴,再扯下来,便做成了
“
软
尺
”
,用
“
软尺
”
不仅找到了上题的答案,而且还清楚地看到分度值变大了,知其然,
并知其所
以然；学了电学的有关知识后,同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究：当给它加上
1.5V
的电压时,
蚯蚓迅速分泌粘液,且奋力挣扎,
从瓶内跳出瓶外.
当给它加上
3V
的电压
时,蚯蚓被电为两截；有同学在测量
“2.4V
、
0.5A”
的小灯泡的功率,并研究其发光情况时,
不满足于给灯泡加上
2.4V
的电压,而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验,不断加
大灯泡两端的电压,直至电压高达
9V
、灯泡灯丝烧断,才停止探究；有同学在学习蒸发的
知识时,
不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水
（其中一滴水滩开）
,
进行聚精会神地观察,
然后进行分析、
对比,
得出影响蒸发的因素；
……
同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡
见不鲜.
