为什么通过镜头能看到物体?

朋友,当您翻开影册时,各种画面就映入您的眼帘:巍然屹立的名山,汹涌澎湃的大川,姹紫嫣红的百花,展翅飞翔的雄鹰,乘风破浪的船队,英姿飒爽的国家仪仗队,川流不息的车流人浪,这些能不令人心旷神怡吗?当您打开自己的相册,看到那些特定时空瞬间记录,能不令人浮想联翩吗?那么,这些多姿多彩的照片是怎样形成的呢?它涉及到多方面的知识,我们只从物理学角度加以简要说明。

我们能看到物体(或通过镜头看到物体)是因为物体能以不同方式反射、折射与吸收投射到它们上面的光。比周围背景能更强烈地反射光的物体,在较暗背景上看来是光亮的;比周围环境反射光线能力较弱的物体,看起来显得暗些。例如,白纸比灰厚纸的反射光强,所以在白纸上的一块灰厚纸看起来好像是灰暗的,而放在黑丝绒上的同一块灰厚纸,看来又好像是光亮的。一个物体,如果其反射光线能力与周围环境相近,那么,从视觉角度看就很难把它从周围环境中区别出来。对透明体而言,是通过它们的透射光看到它们的。如观察一个棱形的玻璃瓶塞子,好像很简单,其实它包含许多复杂的现象:一部分光被棱面反射,一部分光被磨砂的棱散射,而另一部分光则通过瓶塞发生折射透过。如果把完全透明的物体浸没在媒质里,若物体跟媒质的折射率相同,那么我们就会看不到物体了。

光被吸收,其能量就有所损失,转变的能量将使吸收光的物体发热。这有时是需要的,如需要有一黑暗的背景,或消除不合要求的某方向的光,这时就要借助有强大的吸收本领的涂层(如把光学仪器内某些表面涂上黑色)。物体反射、折射和吸收光的程度通常用反射参数、折射系数和吸收系数表示:反射系数=反射光强度/入射光强度;折射系数=折射光强度/入射光强度。根据能量守恒原理,三者之和恒等于1。当光照射某一物体时,若反射系数大,说明反射光强度大,而被折射和吸收的光都很弱。这些系数通常跟光的颜色(波长)有关。

来自物体(或通过镜头)的光若被眼睛接收,我们就看到了物体;若被胶片所接收,就获得了潜影,再经过光化处理,便可得到五彩缤纷的生活照。同理,工业、医疗、军事、航测科研等领域都可以得到各自的专业照片。

正常人眼能够看到大千世界的人和物,是由于来自外界物体的光线成像在视网膜上。某一物体在可见光的照射下,由于物体的反射、折射和吸收特性,使光的能量在空间的分布、功率大小以及光谱组成等方面都有所改变。物体各点发光强弱是不同的,对人眼视网膜上的锥体和柱体(杆体)细胞的刺激程度就不同。因而这些细胞产生的神经兴奋程度也不同,这种兴奋再传到脑,人们就看到物体表面明暗差别和整体形象。

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