1、光譜光譜 波長波長 光光 學學 知知 識識 及及 應應 用用 波波 長長頻頻 率率 波動性波動性粒子性粒子性光光 波波 光光 光光 線線 紅紅橙橙黃黃綠綠青青藍藍紫紫 7806 20 6205 85 5855 55 5555 10 5104 80 45038 0 4804 50 380 450 380 450 450 450 480 480 480 480 510 510 510 510 555 555 555 555 585585 585 620 585 620 620 620 780780 紫紫 藍藍 青青 綠綠 黃黃 橙橙 紅紅 紅外線紅外線紫外線紫外線x射線射線 r射線射線 無線電波無

2、線電波 微米（微米（） 毫微米（毫微米（mm、nm）埃埃 1= 10 4 cm= 10 6 =10 3 mm =10=10 4 3 nmm 可可 見見 光光 線線 光的反射和反射定律光的反射和反射定律 光的傳播在兩媒質的分界面上要改變傳播方向，光的傳播在兩媒質的分界面上要改變傳播方向， 其中有一部分返回到原來的媒質里繼續傳播，這種其中有一部分返回到原來的媒質里繼續傳播，這種 現象叫做光的反射。現象叫做光的反射。 入射線入射線 反射線反射線 入射點入射點 法法 線線 入射角入射角反射角反射角 入射線入射線 入射點入射點 法法 線線 入射角入射角反射角反射角 反射光線、入射光線和法線在同一平面內。

3、反射光線、入射光線和法線在同一平面內。 反射光線和入射光線分別在法線的兩側。反射光線和入射光線分別在法線的兩側。 反射角等于入射角。反射角等于入射角。 光的反射定律光的反射定律 反射線反射線 形形 態態 顏顏 色色 質質 感感 鏡鏡 面面 多多 姿姿 多多 彩彩 定向反射定向反射 照明照明 - - 光的反射現象光的反射現象 粗糙面粗糙面光滑面光滑面 漫反射漫反射混合反射混合反射 典型的反射系數典型的反射系數 反射系數是反射光對入射光的比率反射系數是反射光對入射光的比率 照射照射100 100 英尺英尺- -燭光燭光 白粉筆白粉筆 96%96% 灰白色灰白色 80%80% 白人臉白人臉 36%3

4、6% 中等灰中等灰 18%18% 棕色人臉棕色人臉 16%16% 綠綠 葉葉 14%14% 黑人臉黑人臉 10%10% 黑色絲絨黑色絲絨 2%2% 淺灰色淺灰色 70%70% 三三 種種 反反 射射 鏡鏡 o 圓球面圓球面 o 拋物面拋物面 oo 橢圓面橢圓面 光 線 的 反 射 現 象光 線 的 反 射 現 象 在電視照明的藝術創作中，我們要充分利用在電視照明的藝術創作中，我們要充分利用 光線反射光線反射有利原則有利原則；避開反射光對鏡頭的影響。；避開反射光對鏡頭的影響。 改變光線照射的角度改變光線照射的角度 改變被攝物體（表面）的角度改變被攝物體（表面）的角度 改變攝像機的拍攝角度（適當）

5、改變攝像機的拍攝角度（適當） 調節燈具遮光板、攝像機的遮光罩調節燈具遮光板、攝像機的遮光罩 凹鏡及其應用凹鏡及其應用 反射面是球面一部分的鏡叫做反射面是球面一部分的鏡叫做 球面鏡球面鏡 用球的內表面作反射面的叫做用球的內表面作反射面的叫做 凹凹 鏡鏡 用球的外表面作反射面的叫做用球的外表面作反射面的叫做 凸凸 鏡鏡 電視照明燈具中的反光鏡，一般都是凹鏡電視照明燈具中的反光鏡，一般都是凹鏡（平面鏡）（平面鏡） 凹鏡的焦點與焦距凹鏡的焦點與焦距 ac 匯聚點匯聚點f -焦點焦點 實焦點實焦點 中心點中心點a -鏡的頂點鏡的頂點 球心球心c -鏡的曲率中心鏡的曲率中心 球心球心c 和頂點和頂點a的直

6、線的直線 -主光主光 軸軸 焦點到頂點的距離叫做焦距焦點到頂點的距離叫做焦距 f f r 2 球半徑為球半徑為 r f 球面鏡球面鏡 凹鏡的焦點與焦距凹鏡的焦點與焦距 ac 匯聚點匯聚點f -焦點焦點 實焦點實焦點 中心點中心點a -鏡的頂點鏡的頂點 球心球心c -鏡的曲率中心鏡的曲率中心 球心球心c 和頂點和頂點a的直線的直線 -主光主光 軸軸 焦點到頂點的距離叫做焦距焦點到頂點的距離叫做焦距 f f r 2 球半徑為球半徑為 r f 球面鏡球面鏡 常用凹鏡的反射原理常用凹鏡的反射原理 聚光燈聚光燈 - 凹面反射鏡凹面反射鏡和和聚光鏡聚光鏡組成組成 光源光源在螺紋透鏡的在螺紋透鏡的焦點焦點上

7、，投射光束是上，投射光束是平行光束平行光束。 常用凹鏡的反射原理常用凹鏡的反射原理 光源光源在螺紋透鏡的在螺紋透鏡的焦點之內焦點之內，得到的是，得到的是分散光束分散光束。 常用凹鏡的反射原理常用凹鏡的反射原理 光源光源在螺紋透鏡的在螺紋透鏡的焦點之外焦點之外，得到的是得到的是匯聚光束匯聚光束。 聚光燈的聚光燈的凹鏡凹鏡使光輸出效率提高了使光輸出效率提高了1/31/3的光通量的光通量 聚光燈的聚光燈的螺紋透鏡螺紋透鏡使光照度均勻、投射光區沒有交叉的干擾光。使光照度均勻、投射光區沒有交叉的干擾光。 a光光 軸軸 回光燈回光燈-反射式燈具反射式燈具 光源在凹鏡的光軸上，可前后移動，以達到投射光光源在

8、凹鏡的光軸上，可前后移動，以達到投射光 斑放大或縮小的目的斑放大或縮小的目的。 光源在凹鏡的曲率中心上時，其反射光束是分散的。光源在凹鏡的曲率中心上時，其反射光束是分散的。 光源在凹鏡的焦點上時，其反射光束是光源在凹鏡的焦點上時，其反射光束是平行平行的。的。 回光燈調焦范圍是回光燈調焦范圍是c c與與f f之間的距離。光斑大之間的距離。光斑大 小取決于小取決于c c f f光軸上的光源與凹鏡定點光軸上的光源與凹鏡定點 a a 的距離。的距離。 fc 回光燈具外形回光燈具外形 光的折射和折射定律光的折射和折射定律 當光線從一種透明媒質斜射進入另一種透明媒當光線從一種透明媒質斜射進入另一種透明媒

9、質時，由于光在兩種媒質內傳播速度的不同，它的質時，由于光在兩種媒質內傳播速度的不同，它的 傳播方向總要發生偏斜，這種現象叫做傳播方向總要發生偏斜，這種現象叫做光的折射光的折射。 入射線入射線 法法 線線 折射線折射線 出射線出射線 入射角入射角 折射角折射角 1 1 折射線、入射線和法線在同一平面內。折射線、入射線和法線在同一平面內。 2 2 折射線和入射線分別位于法線的兩側。折射線和入射線分別位于法線的兩側。 3 3 入射角正弦與折射角正弦的比，對一定入射角正弦與折射角正弦的比，對一定 sin入入 sin折折 常數常數 入射線入射線 法法 線線 折射線折射線 出射線出射線 入射角入射角 折射

10、角折射角 的兩種媒質來說，是一個的兩種媒質來說，是一個常數常數。 當光線進入棱鏡時，光線就會向棱鏡當光線進入棱鏡時，光線就會向棱鏡 較厚的基部折射，并向棱角方向偏離。較厚的基部折射，并向棱角方向偏離。 當光線透過凹凸透鏡時，其折射原理當光線透過凹凸透鏡時，其折射原理 與棱鏡的折射原理一樣。與棱鏡的折射原理一樣。 發散透鏡發散透鏡匯聚透鏡匯聚透鏡 光源與平凸透鏡距離不同時的折射現象光源與平凸透鏡距離不同時的折射現象 f 平平 行行 f 發發 散散 光 的 色 散光 的 色 散 光 的 色 散光 的 色 散 光光 的的 吸吸 收收 光的吸收，就是光線通過或者射達某些光的吸收，就是光線通過或者射達某

11、些 物體時，光線被物體時，光線被減弱減弱、消失消失或某些或某些色譜消失色譜消失 的現象。的現象。 值得注意的是當值得注意的是當彩色光線彩色光線照射在照射在有色表面有色表面上時，上時， 所產生的效果是由他們的所產生的效果是由他們的 合成光譜曲線合成光譜曲線 而來的。而來的。 當光線遇到透明有色材料時，將投射出有色材當光線遇到透明有色材料時，將投射出有色材 料本身顏色的光。料本身顏色的光。 透透 鏡鏡 的的 種種 類類 不對稱雙凸不對稱雙凸 凸凸 透透 鏡鏡 雙雙 凸凸平平 凸凸凹凹 凸凸 不對稱雙凹不對稱雙凹 凹凹 透透 鏡鏡 雙雙 凹凹平平 凹凹凸凸 凹凹 透透 鏡鏡 的的 種種 類類 . f

12、 f . ff . 凸凸 透透 鏡鏡 的的 成成 像像 s s 1. 同主軸平行的光線，折射后通過焦點同主軸平行的光線，折射后通過焦點 2. 通過焦點的光線，折射后于主軸平行通過焦點的光線，折射后于主軸平行 3. 通過光心的光線經過透鏡后傳播方向不變通過光心的光線經過透鏡后傳播方向不變 . f f 2f 2f o . f f 2f 2f o . f f 2f 2f o . f f 2f 2f o 1 11 1 u u 1 1 + + 透鏡成像：透鏡成像：物距、像距與焦距的關系物距、像距與焦距的關系 放大或縮小：放大或縮小：都是物、像與透鏡距離之間的關系都是物、像與透鏡距離之間的關系 影像放大率

13、影像放大率 = = 影像的尺寸影像的尺寸 物體的尺寸物體的尺寸 = = 像距像距 物距物距 = = f fv v 透透 鏡鏡 的的 像像 差差 由于透鏡造成的形象的歪曲現象由于透鏡造成的形象的歪曲現象-像差像差 色色 像像 差差 單色像差單色像差 1.球面像差球面像差2. 彗形像差彗形像差3.像像 散散 4.像場彎曲像場彎曲5.畸畸 變變 6.色色 差差 光光 度度 單單 位位 光光 通通 量量 光源在單位時間光源在單位時間( (1 1secsec) )內通過某一面積內通過某一面積 的光的量。的光的量。 r=1m 1m 1m 點光源點光源 光通量的單位光通量的單位流明流明 lmlm 符號符號

14、f f 1 1 流明流明-指指 1 1坎德拉坎德拉 的點光源處在的點光源處在 1 1個圓球的中個圓球的中 心，圓球半徑心，圓球半徑 1 1米，這個光米，這個光 源（源（1 1s s）發出的光在通過球發出的光在通過球 面面 1 1平方米弧形面積或單位平方米弧形面積或單位 立體角時的光能總量。立體角時的光能總量。 發光強度發光強度指光源在單位面積內光通量的多少，指光源在單位面積內光通量的多少， 單位是坎德拉（單位是坎德拉（cdcd），），符號符號i i。 燭燭 光光坎德拉坎德拉 發光強度與光通量之間的關系：發光強度與光通量之間的關系： f = i (為立體角為立體角) 照照 度度 物體表面的光照度

15、；物體單位面積上物體表面的光照度；物體單位面積上 所得到的光通量。所得到的光通量。 1勒克司（勒克司（lux）=1 流明流明/平方平方 米米 理解：理解：1 坎德拉坎德拉 = 1 勒克司勒克司 照照 度度 定定 律律 光光 源源 1 m 2 m 3 m e = f s = 4i 4r 2 = i r 2 （勒克司）（勒克司） 照度的計算照度的計算 1. 光源發光強度的參數；照度大小與光源發光強光源發光強度的參數；照度大小與光源發光強 度成正比，在距離不變時，光源越強照度越大。度成正比，在距離不變時，光源越強照度越大。 2. 光源與被照射物體之間的距離；在點光源下，光源與被照射物體之間的距離；在

16、點光源下， 物體表面照度的大小與光源距離的平方成反比。物體表面照度的大小與光源距離的平方成反比。 3. 物體表面照度大小與光線投射方向有關物體表面照度大小與光線投射方向有關,越垂越垂 直越大。直越大。 照照 度度 = 發光強度發光強度 距離距離 2 照度照度 = 垂直照度垂直照度cos 1 1勒克司勒克司 = 1 = 1流明流明 / 1 / 1平方米平方米 1 1英尺燭光英尺燭光 = 1 = 1流明流明 / 1 / 1平方英尺平方英尺 1 1英尺燭光英尺燭光 = 10.76 = 10.76勒克司勒克司 1 1勒克司勒克司 = 0.0929 = 0.0929英尺燭光英尺燭光 亮亮 度度光源單位面

17、積上的發光強度光源單位面積上的發光強度 使用發光強度單位使用發光強度單位-坎德拉坎德拉 尼特尼特(nt) 1尼特尼特=1坎德拉坎德拉/平方米平方米 熙熙 提提 1熙提熙提=1坎德拉坎德拉/平方厘米平方厘米 使用光通量單位使用光通量單位-流流 明明 亞熙提亞熙提 1亞熙提亞熙提=1流明流明/平方米平方米 朗朗 伯伯 1朗伯朗伯=1流明流明 /平方厘米平方厘米 一次光源一次光源 物體亮度物體亮度b = 光源照度光源照度e物體的反射率物體的反射率p 發光效率發光效率 光源所發出的光通量與光源所消耗的光源所發出的光通量與光源所消耗的 電功率的比值；流明電功率的比值；流明/瓦（瓦（lm/w） 亮度亮度b

18、 表示物體表面受光后反射出的明亮度。表示物體表面受光后反射出的明亮度。 照度照度e 表示物體單位面積所得的光通量。表示物體單位面積所得的光通量。 每消耗每消耗1 1瓦功率所發射出的流明數瓦功率所發射出的流明數 二次光源二次光源 光的偏振與用途光的偏振與用途 光波是一種光波是一種橫波橫波，光波的振動方向與波形，光波的振動方向與波形 傳播方向相互垂直。傳播方向相互垂直。 聲波為縱波聲波為縱波 光波按照電場振動的方向可分為三種光波按照電場振動的方向可分為三種 1 1 自然光自然光3 3 部分偏振光部分偏振光2 2 完全偏振光完全偏振光 偏振光的產生偏振光的產生 用偏振器獲得偏振光用偏振器獲得偏振光 光光 源源 光波波動光波波動 全部被阻擋全部被阻擋 (最暗最暗) 偏振鏡偏振鏡 ( (偏光鏡偏光鏡) ) 反射光的偏振反射光的偏振 ii 入入 射射 反反 射射 折折 射射 反射光為完全偏振光反射光為完全偏振光 i 90 sin con n sin i sin sin con tan tan n 角稱為該反射物質的偏振角角稱為該反射物質的偏振角 當自然光以入射角當自然光以入射角 tan n投射到平面玻璃上時，其投射到平面玻璃上時，其 反射光為完全偏振光。這一關系被稱為布儒斯特定律。反射光為完全偏振光。這一關系被稱