燈光照明講座PP光學(xué)知識(shí)及應(yīng)用培訓(xùn)

1、光譜光譜 波長波長 光光 學(xué)學(xué) 知知 識(shí)識(shí) 及及 應(yīng)應(yīng) 用用 波波 長長頻頻 率率 波動(dòng)性波動(dòng)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(lán)藍(lán)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(lán)藍(lán) 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(zhì)的分界面上要改變傳播方向，光的傳播在兩媒質(zhì)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(zhì)里繼續(xù)傳播，這種其中有一部分返回到原來的媒質(zhì)里繼續(xù)傳播，這種 現(xiàn)象叫做光的反射?，F(xiàn)象叫做光的反射。 入射線入射線 反射線反射線 入射點(diǎn)入射點(diǎn) 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(diǎn)入射點(diǎn) 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(nèi)。

3、反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。 反射光線和入射光線分別在法線的兩側(cè)。反射光線和入射光線分別在法線的兩側(cè)。 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(tài)態(tài) 顏顏 色色 質(zhì)質(zhì) 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(xiàn)象光的反射現(xiàn)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(shù)典型的反射系數(shù) 反射系數(shù)是反射光對(duì)入射光的比率反射系數(shù)是反射光對(duì)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(xiàn) 象光 線 的 反 射 現(xiàn) 象 在電視照明的藝術(shù)創(chuàng)作中，我們要充分利用在電視照明的藝術(shù)創(chuàng)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(duì)鏡頭的影響。；避開反射光對(duì)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(jī)的拍攝角度（適當(dāng)）

5、改變攝像機(jī)的拍攝角度（適當(dāng)） 調(diào)節(jié)燈具遮光板、攝像機(jī)的遮光罩調(diào)節(jié)燈具遮光板、攝像機(jī)的遮光罩 凹鏡及其應(yīng)用凹鏡及其應(yīng)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(nèi)表面作反射面的叫做用球的內(nèi)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(diǎn)與焦距凹鏡的焦點(diǎn)與焦距 ac 匯聚點(diǎn)匯聚點(diǎn)f -焦點(diǎn)焦點(diǎn) 實(shí)焦點(diǎn)實(shí)焦點(diǎn) 中心點(diǎn)中心點(diǎn)a -鏡的頂點(diǎn)鏡的頂點(diǎn) 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(diǎn)和頂點(diǎn)a的直

6、線的直線 -主光主光 軸軸 焦點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離叫做焦距焦點(diǎn)到頂點(diǎn)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(diǎn)與焦距凹鏡的焦點(diǎn)與焦距 ac 匯聚點(diǎn)匯聚點(diǎn)f -焦點(diǎn)焦點(diǎn) 實(shí)焦點(diǎn)實(shí)焦點(diǎn) 中心點(diǎn)中心點(diǎn)a -鏡的頂點(diǎn)鏡的頂點(diǎn) 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(diǎn)和頂點(diǎn)a的直線的直線 -主光主光 軸軸 焦點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離叫做焦距焦點(diǎn)到頂點(diǎn)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(diǎn)焦點(diǎn)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(diǎn)之內(nèi)焦點(diǎn)之內(nèi)，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(diǎn)之外焦點(diǎn)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(qū)沒有交叉的干擾光。使光照度均勻、投射光區(qū)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(dòng)，以達(dá)到投射光光源在

8、凹鏡的光軸上，可前后移動(dòng)，以達(dá)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(shí)，其反射光束是分散的。光源在凹鏡的曲率中心上時(shí)，其反射光束是分散的。 光源在凹鏡的焦點(diǎn)上時(shí)，其反射光束是光源在凹鏡的焦點(diǎn)上時(shí)，其反射光束是平行平行的。的。 回光燈調(diào)焦范圍是回光燈調(diào)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(diǎn)光軸上的光源與凹鏡定點(diǎn) 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(dāng)光線從一種透明媒質(zhì)斜射進(jìn)入另一種透明媒當(dāng)光線從一種透明媒質(zhì)斜射進(jìn)入另一種透明媒

9、質(zhì)時(shí)，由于光在兩種媒質(zhì)內(nèi)傳播速度的不同，它的質(zhì)時(shí)，由于光在兩種媒質(zhì)內(nèi)傳播速度的不同，它的 傳播方向總要發(fā)生偏斜，這種現(xiàn)象叫做傳播方向總要發(fā)生偏斜，這種現(xiàn)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(nèi)。折射線、入射線和法線在同一平面內(nèi)。 2 2 折射線和入射線分別位于法線的兩側(cè)。折射線和入射線分別位于法線的兩側(cè)。 3 3 入射角正弦與折射角正弦的比，對(duì)一定入射角正弦與折射角正弦的比，對(duì)一定 sin入入 sin折折 常數(shù)常數(shù) 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(zhì)來說，是一個(gè)的兩種媒質(zhì)來說，是一個(gè)常數(shù)常數(shù)。 當(dāng)光線進(jìn)入棱鏡時(shí)，光線就會(huì)向棱鏡當(dāng)光線進(jìn)入棱鏡時(shí)，光線就會(huì)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(dāng)光線透過凹凸透鏡時(shí)，其折射原理當(dāng)光線透過凹凸透鏡時(shí)，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(fā)散透鏡發(fā)散透鏡匯聚透鏡匯聚透鏡 光源與平凸透鏡距離不同時(shí)的折射現(xiàn)象光源與平凸透鏡距離不同時(shí)的折射現(xiàn)象 f 平平 行行 f 發(fā)發(fā) 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(dá)某些光的吸收，就是光線通過或者射達(dá)某

11、些 物體時(shí)，光線被物體時(shí)，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(xiàn)象。的現(xiàn)象。 值得注意的是當(dāng)值得注意的是當(dāng)彩色光線彩色光線照射在照射在有色表面有色表面上時(shí)，上時(shí)， 所產(chǎn)生的效果是由他們的所產(chǎn)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(dāng)光線遇到透明有色材料時(shí)，將投射出有色材當(dāng)光線遇到透明有色材料時(shí)，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(duì)稱雙凸不對(duì)稱雙凸 凸凸 透透 鏡鏡 雙雙 凸凸平平 凸凸凹凹 凸凸 不對(duì)稱雙凹不對(duì)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(diǎn)同主軸平行的光線，折射后通過焦點(diǎn) 2. 通過焦點(diǎn)的光線，折射后于主軸平行通過焦點(diǎn)的光線，折射后于主軸平行 3. 通過光心的光線經(jīng)過透鏡后傳播方向不變通過光心的光線經(jīng)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(guān)系物距、像距與焦距的關(guān)系 放大或縮小：放大或縮?。憾际俏?、像與透鏡距離之間的關(guān)系都是物、像與透鏡距離之間的關(guān)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(xiàn)象由于透鏡造成的形象的歪曲現(xiàn)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(shí)間光源在單位時(shí)間( (1 1secsec) )內(nèi)通過某一面積內(nèi)通過某一面積 的光的量。的光的量。 r=1m 1m 1m 點(diǎn)光源點(diǎn)光源 光通量的單位光通量的單位流明流明 lmlm 符號(hào)符號(hào)

14、f f 1 1 流明流明-指指 1 1坎德拉坎德拉 的點(diǎn)光源處在的點(diǎn)光源處在 1 1個(gè)圓球的中個(gè)圓球的中 心，圓球半徑心，圓球半徑 1 1米，這個(gè)光米，這個(gè)光 源（源（1 1s s）發(fā)出的光在通過球發(fā)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(shí)的光能總量。立體角時(shí)的光能總量。 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度指光源在單位面積內(nèi)光通量的多少，指光源在單位面積內(nèi)光通量的多少， 單位是坎德拉（單位是坎德拉（cdcd），），符號(hào)符號(hào)i i。 燭燭 光光坎德拉坎德拉 發(fā)光強(qiáng)度與光通量之間的關(guān)系：發(fā)光強(qiáng)度與光通量之間的關(guān)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(jì)算照度的計(jì)算 1. 光源發(fā)光強(qiáng)度的參數(shù)；照度大小與光源發(fā)光強(qiáng)光源發(fā)光強(qiáng)度的參數(shù)；照度大小與光源發(fā)光強(qiáng) 度成正比，在距離不變時(shí)，光源越強(qiáng)照度越大。度成正比，在距離不變時(shí)，光源越強(qiáng)照度越大。 2. 光源與被照射物體之間的距離；在點(diǎn)光源下，光源與被照射物體之間的距離；在

16、點(diǎn)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(guān)物體表面照度大小與光線投射方向有關(guān),越垂越垂 直越大。直越大。 照照 度度 = 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)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(fā)光強(qiáng)度光源單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度 使用發(fā)光強(qiáng)度單位使用發(fā)光強(qiáng)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(fā)光效率發(fā)光效率 光源所發(fā)出的光通量與光源所消耗的光源所發(fā)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(fā)射出的流明數(shù)瓦功率所發(fā)射出的流明數(shù) 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(dòng)方向與波形，光波的振動(dòng)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(dòng)的方向可分為三種光波按照電場振動(dòng)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(chǎn)生偏振光的產(chǎn)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(dòng)光波波動(dòng) 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(zhì)的偏振角角稱為該反射物質(zhì)的偏振角 當(dāng)自然光以入射角當(dāng)自然光以入射角 tan n投射到平面玻璃上時(shí)，其投射到平面玻璃上時(shí)，其 反射光為完全偏振光。這一關(guān)系被稱為布儒斯特定律。反射光為完全偏振光。這一關(guān)系被稱