光学基础知识-c.doc

光學基礎知識一光的屈折分散反射回折現象1 屈折光線由真空或者空氣中射入某種媒質中時由其境界面起改變進行方向的一種現象由媒質中射入空氣中或不同媒質中亦產生屈折現象 光 NN(1) 境界面兩種不同媒質相結合的面境界面(2) 法線與境界面垂直的假設線(3) 入射角()光線進行方向與法線所成的角度(4) 屈折角()光線通過境界面後射出方向與法線所成的角度 *（Snell）法則 法線 N sin=N sin 空氣的屈折率N=1 媒質的屈折率N=sin / sin *光射入球面時法線為和射入點的切線點互相垂直 *光由水內射出至水面時至某一角度時射出角等於90,亦即光線和水面平行此一角度稱為臨界角，超過此一角度時光不射出而變成反射2 反射和屈折不一樣當光射至境界面時改變進行方向而由另一新方向射出的現象(入射角等於反射角)(1) 入射角與法線形成的角度(2) 反射角反射出的光線與法線所形成的角度(3) 正反射境界面平滑平行入射的光線至反射後射出的光線亦成平行光線(4) 亂反射境界面凹凸不平反射後的光線呈不定方向的反射3 分散由於各種顏色的光波長均不一樣而屈折率也不一樣因此光線屈折後形成各種顏色而分別射出的現象(1) 各色光的波長(人眼可見)400nm (紫)至700nm (紅)=0.4 0.7(2) 光學玻璃也分成高分散及低分散的許多玻璃種類 4 回折光通過一個小孔時除了和孔徑同樣面積的光線直進通過以外由孔的邊緣而產生轉向的現象*回折現象影響攝影的解像力低下對比顯著低下*回折現象由於口徑大小焦點距離不同光的波長等均能影響回折的現象二光學LENS的各種名稱1 焦點平行光射入鏡片後屈折的光線與光軸相交的一點叫做焦點(1) 前側焦點後側焦點任物體側的稱為前側焦點像側的為後側焦點一般所說的焦點是後側焦點(2) 凸LENS時產生聚光作用因此成像側與物體側相反(3) 凹LENS時由於形成散光因此成像側(焦點)亦在物體同一側(所成的像為虛像)2 主點假設一個薄肉兩凸LENS其兩凸LENS的中心稱為主點(1) 由於攝影LENS均由兩片以上的鏡片所構成因此亦產生兩個主點(2) 物體光線射入前側主點的角度等於射出角度因此Tan * f = G(像高)(3) TELPHOTO LENS(4) RETROFCUS LENS三鏡片的各種收差 *結像的3個理想條件1 點必需成點象2 平面物體需在平面上成像3 物體和像的形狀必需相同*各種收差aberration1 色收差 (1) 軸上色收差(2) 倍率色收差2 的五種收差(Seisels calassifcation of aberration)(1) 球面收差(2) 慧星收差(3) 非點收差(4) 像面彎曲(5) 歪曲收差1 色收差由於光是由7原色光構成的7原色波長均不一樣玻璃對7原色的曲折率不同因而焦點距離亦不相同因此分別結出各原色之像這種現象就是色收差(1) 軸上色收差平行光線經鏡片曲折後在上軸上形成各原色的焦點(2) 倍率色收差由於各原色在成像上因屈折率的不同因而產生不同高度的像(3) 分散率(d)紅色光和綠色光這角度差大-高分散小-低分散(4) 色收差的補正方法 *由於鏡頭必需是成凸透鏡才能成像所以在凸鏡片必需使用低分散的材料必需使用低分散的材料否則在凹透鏡無法補正凸鏡片的分散2 球面收差由於球面中心都與周邊部對光的屈折角度不一樣因此中心部的光和周邊部的光不集中在同一焦點上的現象(1) 由於光不集中在軸上的一點而移至前後因而產生光暈現象(HALO)(2) 在小光圈時球面收差及HALO現象會消失3 慧星收差斜光線在像面上不集光於一點的現象產生如慧星形狀的模糊像分為內向性及兩種慧星收差4 非點收差周邊的光點不成一點結像的現象5 像面彎曲平面物體不在平面上成像而成球面成像由於非點收差補正的不同而像面彎曲亦不同6 歪面收差物體在平面上所成的像產生變形而不和原物體相似的現象例如正方形的物 體啤酒形 或線卷形的現象分別稱為啤酒桶歪曲及線卷形歪曲四影響成像的其他現象1 鬼像由於強光進入鏡頭而在其內部反射於成像上面形成光影的現象2 反光光線在鏡頭內面反射而於成像面上形成全面的模糊光影的現象3 口徑蝕漸暈由於鏡筒前護罩或鏡筒前後金屬框所造成的欠影現象4 周邊光量的低下由於口徑蝕及COS 4法則的原故周邊光量產生低下的現象 *COS 4的法則同一亮度的被寫體在平面上成像時在光軸上的亮度不變而成一角度（）的像面的亮度成COS 4的比例低下E：照度：入射光角度E=E cos 4 五無收差LENS的理想解像力 回折像(模糊像)的半徑r r=0.22X有效FNO 光的波氣 （r=1.22 F） 有效FN0e 線 546mm