教育资源-教学教案—学校电化教学指导丛书：摄影设备基本常识-李永年_主编.pdf

第一章 基本光学原理 第一节 几何光学的基本原理 几何光学的含义及其范畴，是以光的直线传播性质为基础，研究光在透 明介质中传播的光学。几何光学的理论基础，就是建立在通过观察和实验得 到的几个基本定律。由于光的直线传播性对于光的实际行为只有近似的意 义，所以，以它作为基础的几何光学，就只能应用于有限的范围和给出近似 的结果。但这些对于了解与摄影有关的光学系统而言，已是足够的了。 一、光线 在几何光学中可用一条表示光传播的方向的几何线来代表光，并称这条 线为光线。 二、光的传播定律 1.光的直线传播定律：光在均匀透明的介质中，光沿直线传播。 2.光的反射和折射定律：当光线由一均匀介质进入另一介质时，光线在 两个介质的分界面上被分为反射光线和折射光线。这两条光线的进行方向， 可分别由反射定律和折射定律来表述。 反射定律：反射线在入射线和法线所决定的平面上；反射线和入射线分 别位于法线的两侧；反射角和入射角相等。 在反射现象里光路是可逆的。 折射定律：折射线在入射线和法线所决定的平面内；折射线和入射线分 别位于法线的两侧 入射角i的正弦与折射角r的正弦的比，对于给定的两种媒质来说，是 一个常数，叫做第二媒质对于第一种媒质的折射率，在这里我们用 n 来表 21 示。 Sini n = 21 Sinr 前面所讲的 n 是第二种媒质对于第一种媒质的折射率，叫做这两种媒 21 质的相对折射率，即某种媒质对于真空的折射率叫做这种媒质的绝对折射 率，简称媒质的折射率，用n表示。 因为光在空气中传播的速度与光在真空中传播的速度相差很小，所以通 常用媒质对空气的折射率代替媒质的折射率。n=1。 光在任何媒质中传播的速度都小于在真空中的速度，所以，任何媒质的 折射率都大于 1。由此可以推论，光在一种媒质中传播的速度越小，这种媒 质的折射率越大。两种媒质相比较如第一种媒质的折射率大于第二种媒质的 折射率，则光在第一种媒质中的传播速度小于光在第二种媒质中的传播速 度，相对而言第一种媒质称为光密媒质，第二种媒质称为光疏媒质。 当光线从光疏媒质射进光密媒质时 Sini = n = V Sinr 21 2 sin i ∵V ＞V ∴ = n ＞1 1 2 Sinr 21 ∴Sini＞Sinr＞r i 这时，r＜i说明光线近法线折射。 当光从光密媒质射进光疏媒质时 Sini V 1 = n21 = Sinr V 2 Sinr ∵V ＜V ∴ = n ＜1 1 2 Sinr 21 ∴i＜r 这时r＞i说明光线远法线折射。 在折射现象里，光路是可逆的。 光路的可逆性是几何光学中很重要的一条规律。 三、光的反射和折射 光线射到两种媒质的分界面上时，入射光线一般分为两部分，一部分返 回原媒质产生反射；一部分进入第二媒质产生折射。反射光的强度随入射角 的增大而增大；折射光的强度随入射角的增大而减小。在这部分里我们主要 以平面镜和球面镜这两种和摄影直接相关的事物来分析光的反射现象。 1.平面镜成象 （1）象的概念和意义。由物体上某一点发出的光线，经过媒质界面的反 射，反射光线如能交于一点，相交之点叫做物体上这一点的实象。如反射光 线是发散的，不能相交，而反射线的反方向延长线交于一点，直接观察光线 好像是从这一点发出的，这相交点就叫做物体上这一点的虚象。 一个物体是由很多个点组成的，这些点的象组成物体的象。实象可以直