1、第二章光的基本概念第一頁，共25頁。 對光的解釋物理學中有兩種說法：對光的解釋物理學中有兩種說法： 一、粒子說一、粒子說 二、電磁波說二、電磁波說 粒子說：光是粒子的學說，認為光是由粒子構成的，粒子說：光是粒子的學說，認為光是由粒子構成的，并由此解釋了一些光的現象。有的則認為，光是由彈性并由此解釋了一些光的現象。有的則認為，光是由彈性粒子組成的粒子流，稱這種粒子為光子。粒子組成的粒子流，稱這種粒子為光子。并用它解釋光并用它解釋光的的折射、透射和反射現象。當光遇到非透明物體時折射、透射和反射現象。當光遇到非透明物體時會被阻擋，形成受光面、背光面或陰影。會被阻擋，形成受光面、背光面或陰影。 第一節

2、第一節 什么是光？什么是光？第二頁，共25頁。 第一節第一節 什么是光？什么是光？ 電磁波說電磁波說：科學家提出光的傳播是粒子科學家提出光的傳播是粒子振動的學說。認為光是粒子波動，是以球面振動的學說。認為光是粒子波動，是以球面波的形式傳播的，從而解釋了光的衍射和繞波的形式傳播的，從而解釋了光的衍射和繞射現象。射現象。 粒子說和電磁波說粒子說和電磁波說：光具有微粒性，又光具有微粒性，又具有波動性，是波粒兩象化的對立統一物，具有波動性，是波粒兩象化的對立統一物，由具備一定質量、能量和動量的光子所組成，由具備一定質量、能量和動量的光子所組成，是無數帶有能量的量子進行的波浪式運動。是無數帶有能量的量子

3、進行的波浪式運動。第三頁，共25頁。 第二節第二節 什么是可見光？什么是可見光？ 光是能的一種形式，是能引起人視覺的光是能的一種形式，是能引起人視覺的電磁波，占據電磁射線譜中的一小段。電電磁波，占據電磁射線譜中的一小段。電磁射線譜中有無線電波、紅外線、可見光磁射線譜中有無線電波、紅外線、可見光線、紫外線、線、紫外線、X射線和射線和r射線。電磁波的波射線。電磁波的波長的范圍很寬，按照長度排列，最短的是長的范圍很寬，按照長度排列，最短的是r射線，最長的是無線電波，人眼能看到的射線，最長的是無線電波，人眼能看到的可見光的波長為可見光的波長為380760納米（納米（1米米=109納米）。納米）。第四頁

4、，共25頁。第二節第二節 什么是可見光？什么是可見光？ 在電磁波系統中，有的有引起人的視在電磁波系統中，有的有引起人的視覺感受，有的則不能；有的具有極大的覺感受，有的則不能；有的具有極大的穿透能力，有的則有極大的增溫能量。穿透能力，有的則有極大的增溫能量。電磁波中可引起人的視覺感受的光，就電磁波中可引起人的視覺感受的光，就是我們說的可見光。是我們說的可見光。 第五頁，共25頁。 第二節第二節 什么是可見光？什么是可見光？第六頁，共25頁。 白色太陽光通過棱鏡后，會分解成各種顏色白色太陽光通過棱鏡后，會分解成各種顏色的光，在白屏上形成一條彩色的光帶，叫做光譜的光，在白屏上形成一條彩色的光帶，叫做

5、光譜。 第二節第二節 什么是可見光？什么是可見光？第七頁，共25頁。 一、照度：一、照度： 照度表示被照明物體表面在單位面積上所接照度表示被照明物體表面在單位面積上所接受的光通量，即某物表面被照亮的程度。單位是受的光通量，即某物表面被照亮的程度。單位是勒克斯勒克斯(lux)。即。即EF/S，其中，其中E表示照度，單表示照度，單位為勒克司（流明位為勒克司（流明/平方米）或尺平方米）或尺燭光（燭光（1流明流明/平方尺平方尺10.764勒克司），勒克司），S表示面積，單位為面表示面積，單位為面積單位；積單位；F表示光通量，單位為流明。當表示光通量，單位為流明。當1平方米平方米面積上接受面積上接受1流

6、明的光道量時，即為流明的光道量時，即為1勒克司。勒克司。 第三節第三節 照度與亮度照度與亮度第八頁，共25頁。 如果已知條件不是光道量，而是光源的如果已知條件不是光道量，而是光源的發光強度，發光強度，EI/2cos，即照度與光源，即照度與光源的發光強度（的發光強度（I）成正比，與距離平方（）成正比，與距離平方（2）成反比，斜射面上的照度還與投射光的入射成反比，斜射面上的照度還與投射光的入射角的余弦函數（角的余弦函數（cos）有關。）有關。 射到物體上的光線強度，大體上取決于射到物體上的光線強度，大體上取決于光源的功率和設計及與物體的距離。它們之光源的功率和設計及與物體的距離。它們之間的規律如下

7、：間的規律如下： 第三節第三節 照度與亮度照度與亮度第九頁，共25頁。 第三節第三節 照度與亮度照度與亮度 1照度大小與光源發光強度成正比、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。，在距離不變時，光源越強照度越大。 2物體表面照度大小與光線投射方向有物體表面照度大小與光線投射方向有關，越垂直強度越大。關，越垂直強度越大。 3在點狀光源條件下，物體表面照度的在點狀光源條件下，物體表面照度的大小與光源距離的平方成反比，即依平方反比大小與光源距離的平方成反比，即依平方反比定律。定律。第十頁，共25頁。 第三節第三節 照度與亮度照度與亮度 雖然定律針對點光源，但一般的燈光雖然定

8、律針對點光源，但一般的燈光和閃光燈不是點光狀的，這個定律對它和閃光燈不是點光狀的，這個定律對它們還是相當合用的，不過這個定律不適們還是相當合用的，不過這個定律不適用于聚焦的光源，如聚光燈和幻燈機，用于聚焦的光源，如聚光燈和幻燈機，因這些光源發出的光近乎平行光束，距因這些光源發出的光近乎平行光束，距離變大時，光線強度降低得很少。離變大時，光線強度降低得很少。第十一頁，共25頁。 第三節第三節 照度與亮度照度與亮度二、亮度二、亮度 亮度是指發光面（自發光面或透光面、亮度是指發光面（自發光面或透光面、反光面）上沿視線方向的單位面積上的發光反光面）上沿視線方向的單位面積上的發光強度。即是被攝體在一定的

9、照明條件下所表強度。即是被攝體在一定的照明條件下所表現出的表面明亮程度。現出的表面明亮程度。 亮度的計算公式：亮度的計算公式：BI/S，亮度單，亮度單位是燭光位是燭光/平方米或尼特，平方米或尼特，B表示亮度，表示亮度，I表表示發光強度，示發光強度，S表示單位面積。表示單位面積。第十二頁，共25頁。 第四節第四節 反射與透射反射與透射一、光的反射一、光的反射 投射到任何物體表面上的光線，一部分被物投射到任何物體表面上的光線，一部分被物體吸收轉化成熱能，一部分被物體透射形成透射體吸收轉化成熱能，一部分被物體透射形成透射光，一部分被物體表面反射回空間形成反射光。光，一部分被物體表面反射回空間形成反射

10、光。 第十三頁，共25頁。第四節第四節 反射與透射反射與透射 由于不同的物質表面反光率不相同，在同一由于不同的物質表面反光率不相同，在同一照度下就會出現不同的亮度。下面探討一下表面照度下就會出現不同的亮度。下面探討一下表面反射的各種情況。反射的各種情況。 光學基本定律指出：物體表面對光的反射遵守光學基本定律指出：物體表面對光的反射遵守入射角等于反射角的規律。如下圖，入射角等于反射角的規律。如下圖，N為法線方向，為法線方向，z=n。第十四頁，共25頁。第四節第四節 反射與透射反射與透射 由于物質表面結構的不同，物質對光的由于物質表面結構的不同，物質對光的反射性質也不同。物質對光的反射形態基本反射

11、性質也不同。物質對光的反射形態基本上有三種：上有三種：即鏡面反射、漫反射及半漫反射。即鏡面反射、漫反射及半漫反射。 ( (一一) )鏡面反射鏡面反射 光滑的物體表面產生的反射光呈鏡面反光滑的物體表面產生的反射光呈鏡面反射的性質。射的性質。 第十五頁，共25頁。第四節第四節 反射與透射反射與透射 1只有在反射角只有在反射角A點位置上，可以在點位置上，可以在物體表面上看到物體表面上看到B光源的影像，其亮度接近光源的影像，其亮度接近于光源強度。在其他方位上于光源強度。在其他方位上(如如B和和C點上點上)，物體表面呈無光狀態。物體表面呈無光狀態。 第十六頁，共25頁。第四節第四節 反射與透射反射與透射

12、 2反射光束與入射光束相同，不發生性質反射光束與入射光束相同，不發生性質變化。比如，若入射光是平行光束，則反射變化。比如，若入射光是平行光束，則反射光亦為平行光束，不發生形態變化。光亦為平行光束，不發生形態變化。 ( (二二) )漫反射漫反射 如果物體表面是粗糙的、不規則的，那如果物體表面是粗糙的、不規則的，那么，光線投射上去以后就向各個方向散射。么，光線投射上去以后就向各個方向散射。這種反射光就叫漫反射光。這種反射光就叫漫反射光。 第十七頁，共25頁。第四節第四節 反射與透射反射與透射 2漫反射光的強度遠小于入射光，而且在非反射漫反射光的強度遠小于入射光，而且在非反射角度的視點上看，物體表面

13、都很亮。角度的視點上看，物體表面都很亮。 3漫反射光的物體表面上看不見光源的影像。漫反射光的物體表面上看不見光源的影像。第十八頁，共25頁。( (三三) )半漫反射半漫反射 物體的表面介于光滑與粗糙之間，對物體的表面介于光滑與粗糙之間，對光的反射也介于二者之間，呈半漫反射光的反射也介于二者之間，呈半漫反射(即即散射散射)性質。性質。 1半漫反射光具有一定的方向性，半漫反射光具有一定的方向性，如圖，在反射角方向，雖看不到光源的影如圖，在反射角方向，雖看不到光源的影像，但能看到較淡的亮斑。像，但能看到較淡的亮斑。第四節第四節 反射與透射反射與透射第十九頁，共25頁。 2在非反射角的方位上，也可以看

14、到物體表面的亮光在非反射角的方位上，也可以看到物體表面的亮光。這種半漫反射的物體表面亮度，在光源條件不變的。這種半漫反射的物體表面亮度，在光源條件不變的情況下，從不同方向上看是不相同的。情況下，從不同方向上看是不相同的。第四節第四節 反射與透射反射與透射第二十頁，共25頁。 從光滑到粗糙的所有物體表面，大多從光滑到粗糙的所有物體表面，大多數都是直接地反射一部分光線，同時散射數都是直接地反射一部分光線，同時散射其余光線。其余光線。 反射的這些特性在攝影用光上非常重反射的這些特性在攝影用光上非常重要。比如：在拍攝不同表面形態的物體時，要。比如：在拍攝不同表面形態的物體時，可根據其具體情況適當地設計

15、和安放燈具可根據其具體情況適當地設計和安放燈具和反光器材，以達到預期的效果。和反光器材，以達到預期的效果。 第四節第四節 反射與透射反射與透射第二十一頁，共25頁。二、光的透射二、光的透射( (一一) )透射光透射光 光有穿透作用。當光波射到透明物體上時，光有穿透作用。當光波射到透明物體上時，一部分被反射出來，少量被物體吸收，大部分能一部分被反射出來，少量被物體吸收，大部分能穿過透明物體繼續前進一這種現象叫光的透射。穿過透明物體繼續前進一這種現象叫光的透射。 當光線從一定密度的介質中斜向射入另一介質時，當光線從一定密度的介質中斜向射入另一介質時，會改變方向。垂直射入的光線不會偏離原來的方向。會

16、改變方向。垂直射入的光線不會偏離原來的方向。離開垂直線的角度越大，光線的彎曲越大。這樣的彎離開垂直線的角度越大，光線的彎曲越大。這樣的彎曲叫做折射。曲叫做折射。 第四節第四節 反射與透射反射與透射第二十二頁，共25頁。光的折射定律：光的折射定律：1入射光線、折射光線入射光線、折射光線和通過入射點且垂直于和通過入射點且垂直于兩介質界面的兩介質界面的法線法線都位于同一平面內，入射都位于同一平面內，入射線和折射線分別在法線線和折射線分別在法線N兩側。兩側。2入射角正弦和折射角正弦的比值等于光在兩種介入射角正弦和折射角正弦的比值等于光在兩種介質中的傳播速度之比。質中的傳播速度之比。 第四節第四節 反射與透射反射與透射第二十三頁，共25頁。折射角的大小由兩種因素決定，折射角的大小由兩種因素決定， a、 是光的入射角的大小。是光的入射角的大小。 b、 是兩種介質的性質。是兩種介質的性質。( (二二) )透射光對攝影的影響透射光對攝影的影響 光的透射，在攝影中起著很大的作用。光的透射，在攝影中起著很大的作用。被攝物體的反射光穿過相機鏡頭被攝物體的反射光穿過相機鏡頭(是一組透是一組透鏡鏡)的鏡片，聚焦在感光膠片上，就形成了的鏡片，聚焦在感光膠片上，就形成了影像。影像。第四節第四節 反射與透射反射與透射第二十四頁，共25頁。光的透射還有兩個規律：光的透射還有兩個規律： 一是透明物體