灯光照明讲座PP光学知识及应用培训

入射角 反射角
反射线
入射点
照明 ------ 光的反射现象
多姿 形态
颜色 多彩
质感 镜 面 粗糙面 光滑面 定向反射 漫反射 混合反射
典型的反射系数
反射系数是反射光对入射光的比率 照射100 英尺-烛光
白粉笔 灰白色 浅灰色 白人脸 中等灰
96%
80%
70%
36%
18%
棕色人脸 绿 叶
16%
14%
点光源
发光强度 指光源在单位面积内光通量的多少， 单位是坎德拉（cd），符号I。
烛光
坎德拉
发光强度与光通量之间的关系：
F = I ω (ω为立体角)
照 度 物体表面的光照度；物体单位面积上 所得到的光通量。
1勒克司（Lux）=1 流明/平方 米 理解：1 坎德拉 = 1 勒克司
照度定律
F
4πI
I
1、拍摄日间南北天空光与 太阳光照射方向成90°，有 偏振性质。
2、拍摄早晚时间的天空光与太阳光照射 方向成90°，有偏振性质。
视觉
3、接近地平线的天空光与太阳光照射方向成90°， 经过多次漫反射后，为自然光。
E=
=
=
S
4πr 2
r2
（勒克司）
光源
1m 2m 3m
照度的计算
1. 光源发光强度的参数；照度大小与光源发光强 度成正比，在距离不变时，光源越强照度越大。
2. 光源与被照射物体之间的距离；在点光源下， 物体表面照度的大小与光源距离的平方成反比。
照度=
发光强度 距离 2
3. 物体表面照度大小与光线投射方向有关,越垂 直越大。
每消耗1瓦功率所发射出的流明数
光的偏振与用途
光波是一种横波，光波的振动方向与波形
传播方向相互垂直。
声波为纵波
光波按照电场振动的方向可分为三种
1 自然光
2 完全偏振光 3 部分偏振光
偏振光的产生
用偏振器获得偏振光
偏振镜 (偏光镜)
光源
光波波动 全部被阻挡
(最暗)
反射光的偏振
i ＋ γ＝ 90°
入射
反射
反射光为完全偏振光
Sinγ＝ Conψ
ii
Sin i
Sinψ
n＝
＝
Sinγ
Conψ
∴ψ＝ tan¯¹n
＝ tanψ
Ψ角称为该反射物质的偏振角
ψ γ
折射
当自然光以入射角ψ＝ tan¯¹n投射到平面玻璃上时，其 反射光为完全偏振光。这一关系被称为布儒斯特定律。
天空光的偏振
当拍摄与太阳光照射方向成90°的蓝色天空时，天空的 视觉明亮程度会随着偏振镜的转动而改变。
..
..
2F
Fo
F’
2F’
.
2F
.
F
o
..
F’ 2F’
..
..
2F
Fo
F’
2F’
.
2F
.
F
o
..
F’ 2F’
透镜成像：物距、像距与焦距的关系
1
1
1
=+
f
u
v
放大或缩小：都是物、像与透镜距离之间的关系
影像的尺寸
像距
影像放大率 =
=
物体的尺寸
物距
透镜的像差
由于透镜造成的形象的歪曲现象----像差
入射线
法线 入射角
折射线
折射角
出射线
1 折射线、入射线和法线在同一平面内。
2 折射线和入射线分别位于法线的两侧。
3 入射角正弦与折射角正弦的比，对一定 的两种媒质来说，是一个常数。
入射线
法线 入射角
Sin入
＝ 常数
Sin折
折射线
折射角
出射线
当光线进入棱镜时，光线就会向棱镜 较厚的基部折射，并向棱角方向偏离。
黑人脸 黑色丝绒
10%
2%
三种反射镜
o
o
o
o
圆球面
抛物面
椭圆面
光线的反射现象
在电视照明的艺术创作中，我们要充分利用 光线反射有利原则；避开反射光对镜头的影响。
● 改变光线照射的角度 ● 改变被摄物体（表面）的角度 ● 改变摄像机的拍摄角度（适当） ● 调节灯具遮光板、摄像机的遮光罩
凹镜及其应用
当光线透过凹凸透镜时，其折射原理 与棱镜的折射原理一样。
发散透镜
汇聚透镜
光源与平凸透镜距离不同时的折射现象
F
平行
F
发散
光的色散
光的色散
光的吸收
光的吸收，就是光线通过或者射达某些 物体时，光线被减弱、消失或某些色谱消失 的现象。
值得注意的是当彩色光线照射在有色表面上时，
所产生的效果是由他们的 合成光谱曲线 而来的。
使用光通量单位------流 明 亚熙提 1亚熙提=1流明/平方米 朗 伯 1朗伯=1流明 /平方厘米
一次光源
二次光源
照度E 表示物体单位面积所得的光通量。 亮度B 表示物体表面受光后反射出的明亮度。
物体亮度B = 光源照度E×物体的反射率P
发光效率 光源所发出的光通量与光源所消耗的 电功率的比值；流明/瓦（lm/w）
照度 = 垂直照度×Cosα
1勒克司 = 1流明 / 1平方米 1英尺烛光 = 1流明 / 1平方英尺
1英尺烛光 = 10.76勒克司 1勒克司 = 0.0929英尺烛光
亮 度 光源单位面积上的发光强度
使用发光强度单位------坎德拉 尼特(nt) 1尼特=1坎德拉/平方米 熙 提 1熙提=1坎德拉/平方厘米
色像差 单色像差
1.球面像差 4.像场弯曲
2. 彗形像差 5.畸 变
3.像 散 6.色 差
光度单位
光 通 量 光源在单位时间(1Sec)内通过某一面积 的光的量。
光通量的单位 流明 lm 符号 F
1 流明---指 1坎德拉 的点光源处在 1个圆球的中 心，圆球半径 1米，这个光 源（1s）发出的光在通过球 面 1平方米弧形面积或单位 立体角时的光能总量。
常用凹镜的反射原理
光源在螺纹透镜的焦点之内，得到的是分散光束。
常用凹镜的反射原理
聚光灯的凹镜使光输出效率提高了1/3的光通量
光源在螺纹透镜的焦点之外，得到的是汇聚光束。
聚光灯的螺纹透镜使光照度均匀、投射光区没有交叉的干扰光。
回光灯---反射式灯具
FC A
光轴
●光源在凹镜的光轴上，可前后移动，以达到投射光 斑放大或缩小的目的。
反射面是球面一部分的镜叫做 球面镜 用球的内表面作反射面的叫做 凹 镜 用球的外表面作反射面的叫做 凸 镜
电视照明灯具中的反光镜，一般都是凹镜（平面镜）
凹镜的焦点与焦距
汇聚点F --焦点 实焦点
中心点A --镜的顶点
球心C --镜的曲率中心
F
C
A
球心C 和顶点A的直线 --主光 轴
焦点到顶点的距离叫做焦距 f
R
f＝
2
球半径为 R
球面镜
凹镜的焦点与焦距
汇聚点F --焦点 实焦点
中心点A --镜的顶点
球心C --镜的曲率中心
F
C
A
球心C 和顶点A的直线 --主光 轴
焦点到顶点的距离叫做焦距 f
R
f＝
2
球半径为 R
球面镜
常用凹镜的反射原理
聚光灯 --- 凹面反射镜和聚光镜组成
光源在螺纹透镜的焦点上，投射光束是平行光束。
当光线遇到透明有色材料时，将投射出有色材 料本身颜色的光。
透镜的种类
凸透镜
不对称双凸 双 凸
平凸
凹凸
透镜的种类
凹透镜
不对称双凹
双凹
平凹
凸凹
凸透镜的成像
...
F
F’
S
. . F. ’
F S’
1. 同主轴平行的光线，折射后通过焦点 2. 通过焦点的光线，折射后于主轴平行 3. 通过光心的光线经过透镜后传播方向不变
可见光线
X射线 紫外线
r射线
Байду номын сангаас
红外线
无线电波
微米（μ） 毫微米（mμm、nm） 埃 Å
–4
–6
3
3
4
1μ= 10 cm = 10 m =10 mμm =10 nm =10 Å
380 ~ 450 450 ~ 480 480 ~ 510 510 ~ 555 555 ~ 585 585 ~620 620 ~780
紫蓝青绿黄橙红
光的反射和反射定律
光的传播在两媒质的分界面上要改变传播方向， 其中有一部分返回到原来的媒质里继续传播，这种 现象叫做光的反射。
法线
入射线
入射角 反射角
反射线
入射点
⑴反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
⑵反射光线和入射光线分别在法线的两侧。
⑶反射角等于入射角。
光的反射定律
法线
入射线
●光源在凹镜的曲率中心上时，其反射光束是分散的。 ●光源在凹镜的焦点上时，其反射光束是平行的。
回光灯调焦范围是C与F之间的距离。光斑大 小取决于C F光轴上的光源与凹镜定点 A 的距离。
回光灯具外形
光的折射和折射定律
当光线从一种透明媒质斜射进入另一种透明媒 质时，由于光在两种媒质内传播速度的不同，它的 传播方向总要发生偏斜，这种现象叫做光的折射。