光基础及分类
光的基本知识
光的基本知识 光的特性1.光的定义光是一种自然现象，当一束光投射到物体上时，光会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。
人们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象，是因为眼睛能够接收物体发射、反射或散射的光。
就光的本质而言是一种电磁波，覆盖着电磁频谱相当宽（从X 射线到远红外）的范围，人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部他。
电磁波刺激人的眼睛，经过视觉神经传达到人的大脑，使人可以看到物体的形状和颜色，这段波长的电磁波称为可见光，可见光的波长不同，人眼感觉到的颜色也不同。
可见光的波长范围在360～830nm 之间，仅是电磁辐射光谱非常小的一部分。
波长的范围不同决定了各种不同波长光的性质。
780～380nm 的光依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，两种颜色之间没有明显的分界。
将全部可见光波混合在一起就形成日光，即白色光。
波长大于780nm 的电磁波是红外线、微波和无线电波等。
波长小于380nm 的电磁波是紫外线、X 射线和宇宙射线等。
光以约s m /X1038速度在空间传播。
由图2-1可看出大部分电磁波都是肉眼看不见的。
当光通过某种物质时如水或空气，其传播速度就会减慢。
光在真空中的传播速度和在媒质中的传播速度比值称为该媒质的折射率，在折射率不同的两种媒质的界面上。
入射光线产生折射与发射现象。
另外光在传播过程中还会产生散射，漫反射、漫透射现象。
人们通常所说的光是指：“可见光”，它是由光源发出的辐射能中的一部分，并能产生视觉效应。
从量子物理的观点，光具有二重性：粒子性和波动性。
单个光子呈粒子性，密集光子的集合衍射便呈现出波动性。
所以，光是一种电磁辐射能，即电磁波，光线的方向也就是波的传播方向。
太阳光和光源在发出可见光的同时，都会有紫外的红外辐射。
只是人的眼睛视觉反应不出来而已。
在太阳光谱中，波长大于1400nm的光波被大气层中的水蒸气和二氧化碳强烈吸收，波长小于290nm的光波被大气层中的臭氧所吸收。
2摄影用光基础知识
中央光 位于被摄者前方中央位置0°左右。
偏中光 （顺侧光）位于被摄者前侧20°—25°。
交叉光（三角光） 位于被摄者顺侧光不侧光之 间、水平位置之上45°左右。
侧光 （阴阳光） 位于被摄者正侧 面稍前，大约70° 左右的位置。
90°侧光
侧后光 位于被摄者侧后大约115°左右的位置。
轮廓光 位于被摄者侧后大约135°左右的位置。
三、光的类别 1主光 ：对主体起主要塑形作用的光线，主 要用于表现形态、轮廓等。在整个照场中只 有一个主光。 2、辅助光：顾名思义是辅助主光的一种布光 方式，一般是以调节暗部细节以及高光部到 暗部的光比变化。一般选用软光源。
3背景光：照亮背景, 突出主体,产生立体感。 根椐要求打(高调、中间调)低调为要背景光最 好在肩部不头部之间析出渐变光。 4轮廓光：从侧逆或逆的位置照射,沿被摄体 边缘形成的高亮光条。 5顶光：位于被摄体上方的光线。 6、羽化光：利用柔光箱的边沿漫射光线来照 明。
二、光的特性 1、光向： 光源的角度以及方向
2、光质 ： 光线的软硬质感 光质按照质感分为 硬光、软光。
硬光：受光面不背光 面光比强烈，明暗交 接线明显，投影明显。
硬光比较适合表现质 感粗犷以及硬朗感觉。 没有遮挡的的日光、 以及闪光、其他没有 约束的灯具都属硬光。
软光：光线经过阻挡、 反射、折射、透射等等 方式照射到物体表面， 光质比较柔和，明暗反 差较小。
顶光灯位 位于水平位置之上约90°左右。
七： 熟悉光位标示 以及光位图
作业：学习手绘光位图标
7、逆光：不拍摄角度处于逆向的布光方式。 8、底光：减弱人物眼袋、笑沟、鼻影、脖子下阴影 及提亮裙摆的灯光。 9、修饰光：利用小范围的光源照亮人的部分身体或 者服装等等的用光方式。
光的基础知识
一、光的基础知识⒈可见光的光谱特性（1）可见光的定义光是一种具有能量的物质，是一种频率很高的电磁波，它以电磁辐射的方式将其能量向外传播。
对整个电磁波而言，包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、宇宙射线等。
其频率范围大约在10 5 -10 25 （波长为3×10 3 --3×10 -17 m）。
波长在380—780mm 范围内的电磁波，人眼可以直接看到，所以称为可见光。
对整个电磁波而言，可见光所占的频带（也称波谱）是很窄的，如图1-24所示。
图1-24电磁波波谱及可见光光谱（2）可见光的光谱特性①光谱由光学原理知，当光（波）从一种媒质进入另一种媒质时，2 传播的方向将发生变化。
这种现象叫做光的折射。
而光折射的角度与其波长有关，即波长越短折射角度越大。
若将一束白光（太阳光）投射到一块玻璃三棱镜上，就会分解出红橙黄绿青蓝紫七种彩色光。
把这七种彩色光所排成的光带叫光谱，如图1-25 所示。
图1-25 太阳光的棱镜分解出现上述现象的原因就是不同波长的光通过同一媒质时，其折射率不同所致。
即换句话说，不同波长的光表现为不同颜色。
②单色光：只含单一波长的光称为单色光，也叫谱色光。
③复合光：包含两种或两种以上单色光混合的光称为复合光，也叫非谱色光。
综上所述，白光可分解为不同波长的单色光，反过来单色光也可以复合给人以白色光的感觉。
2．光源与色温（1）光源①光源的定义：通常把自身能够发光的物体叫做发光体。
在物理学中叫光源。
3 ②光源分类A．天然光源如太阳、恒星等。
B．人造光源如白炽灯、钨丝灯、日光灯等（2）光源的色温①绝对黑体：是指既不反射，也不透射，而完全吸收入射光的理想物体叫绝对黑体。
绝对黑体不仅能全部吸收外来的入射光，而且在黑体温度升高后能以电磁波的形式向外辐射能量，这种现象称为黑体辐射。
它较之在相同温度下的任何其它物体的辐射能力都强，故大功率的散热片上都涂上黑色，以利散热。
②绝对黑体的辐射功率分布绝对黑体随着温度的升高，辐射功率显著增加，并向波长变短的方向移动。
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版一、光的本质光是一种电磁波，是自然界中的一种能量传递形式。
光的本质可以通过波动理论和粒子理论来解释。
波动理论认为光是一种波动现象，具有波长、频率、振幅等特性；粒子理论则认为光是由光子组成的，光子是光的能量载体。
二、光的传播光在真空中的传播速度是恒定的，约为299,792,458米/秒。
光在不同介质中的传播速度不同，这是由于介质的折射率不同所致。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线方向发生改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线在遇到界面时，按照一定规律返回原介质的现象。
光的折射是指光线在通过两种不同介质的界面时，传播方向发生改变的现象。
光的反射和折射遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角满足一定的关系。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的叠加，形成新的光强分布的现象。
光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲并绕过障碍物传播的现象。
五、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向具有一定的规律性。
自然光是由无数个振动方向不同的光波组成的，因此不具有偏振性。
当光波通过某些特殊材料或经过反射、折射等过程后，可以形成具有一定偏振性的光波。
六、光的吸收和发射光的吸收是指光波在传播过程中，能量被物质吸收的现象。
光的发射是指物质在吸收光能后，以光波的形式释放能量的现象。
光的吸收和发射遵循一定的规律，如光的吸收强度与光的频率有关，光的发射强度与物质的性质有关。
七、光的成像光的成像是指利用光学系统（如透镜、反射镜等）使物体发出的光波或反射的光波在另一位置形成实像或虚像的过程。
光的成像原理是光的折射和反射现象，通过光学系统可以实现对物体形状、大小、位置的观察和研究。
八、光的测量光的测量是光学研究中的重要内容，主要包括光强、光强分布、波长、频率、相位等参数的测量。
光的测量方法有直接测量和间接测量两种，直接测量是通过光学仪器直接测量光波参数，间接测量是通过测量光波与物质相互作用的结果来推算光波参数。
照明基础必学知识点
照明基础必学知识点1. 光的本质：光是一种电磁辐射，具有波粒二象性，在空气中的速度约为每秒30万公里。
2. 白光与彩色光：白光是由各种波长的光混合形成的，而彩色光是指特定波长范围内的光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等。
3. 光的三基色：在彩色光中，红、绿、蓝被称为光的三基色，它们可以组合形成各种其他颜色。
4. 光的反射：光遇到物体时，部分光线会被物体表面反射回来，我们通过反射的光线才能看到物体。
5. 光的折射：光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
光线在折射时会改变传播方向，并且光在不同介质中的传播速度也会改变。
6. 光的传播方式：光可以直线传播，也可以经过反射、折射等方式传播。
7. 光的衍射：当光经过一个小孔或物体边缘时，会出现衍射现象，即光的弯曲和扩散。
8. 光的干涉：当两束或多束光线重叠在一起时，会出现干涉现象，干涉可以产生明暗条纹。
9. 光的色散：当白光通过一种介质时，不同波长的光会因为折射率的不同而发生偏折，从而产生彩虹色的现象。
10. 光的强度和亮度：光的强度指的是光的辐射能力，亮度指的是人眼感知到的光的明暗程度。
11. 光源的分类：光源可以分为自然光源和人工光源。
常见的自然光源有太阳和火焰，常见的人工光源有灯泡、荧光灯、LED等。
12. 光的色温：光源的色温是指光源发出的光线的颜色，常用单位为开尔文（K），冷色调的光源色温较高，暖色调的光源色温较低。
13. 光的强度衡量：光的强度可以通过光通量和光照度来衡量，光通量单位为流明（lm），光照度单位为勒克斯（lx）。
14. 光的色彩表示：光的色彩可以通过RGB（红绿蓝）或CMYK（青、品红、黄、黑）等颜色空间来表示。
15. 光的效果：光的效果常常可以利用透镜、反射器等光学元件来实现，如聚光、扩散、聚束等。
这些基础知识点是照明领域中常见且重要的内容，在学习和理解照明原理和应用时，对于工程设计、灯具选择、照明效果评估等方面都具有指导作用。
光源基础知识及大类介绍
光源基础知识及大类介绍光源是指能够产生光的物体或装置，是光学领域中重要的研究对象。
光源可以分为自然光源和人工光源两大类。
一、自然光源月亮是反射太阳光的天体，它产生的光主要是散射光和反射光，由于月亮表面的物质不均匀，所以月亮光的能量分布并不均匀。
星辰是宇宙中的自然光源，其中最亮的是恒星。
恒星是由氢气聚集形成的，通过核融合反应释放出能量，产生光和热。
恒星的光谱包含了各种波长的光线，可以通过光谱分析来研究星体的物质组成和温度等信息。
二、人工光源人工光源是人类为特定目的产生的光。
人工光源广泛应用于生产、生活和科学研究等领域。
根据光源的产生原理和特点，人工光源可以分为以下几类：1.发光二极管(LED)：LED是一种半导体器件，通过电流激发发射光的现象而产生光。
LED光源具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯等领域。
2.白炽灯：白炽灯是由灯丝加热发光的，其原理是电热效应。
白炽灯的发光效率低，大部分电能转化为热能，只有少部分转化为可见光。
由于白炽灯使用的材料易熔化，所以寿命较短。
3.荧光灯：荧光灯利用气体放电和荧光物质发光的原理来产生光。
荧光灯的发光效率比白炽灯高，寿命较长，但启动时需要较高的电压。
4.气体放电灯：气体放电灯包括氮化物激光器、氖灯、氙灯等。
气体放电灯的光源是由气体放电激发而产生的，具有高亮度、长寿命等特点。
5.激光：激光光源是通过激光器产生的，其原理是受激辐射。
激光具有单一波长、方向性好、能量密度高等特点，被广泛应用于医疗、通讯、材料加工等领域。
除了以上介绍的典型人工光源，还有许多其他的人工光源，如投影仪灯泡、车灯、草坪灯等。
这些光源的产生原理、特点和应用领域各有不同。
总结起来，光源是产生光的物体或装置，可分为自然光源和人工光源两大类。
自然光源主要包括太阳、月亮和星辰，而人工光源则广泛应用于生产、生活和科学研究等领域。
不同类型的人工光源具有不同的发光原理、特点和应用领域，但它们共同的目的是为人类提供光的能量和信息。
物理光的基础知识
物理光的基础知识
物理光的基础知识
1、光源：能够发光的物体叫光源
2、光在均匀介质中是沿直线传播的'
大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折
3、光速
光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快，
光在真空中的传播速度：C=3×10的8次方m/s，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C，玻璃中为2/3C
4、光直线传播的应用
可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等
5、光线
光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的，实际并不存在) 【物理光的基础知识】。
第一讲 光的初步知识
第一讲：光的初步知识知识点一、光源能发光的物体叫做光源。
光源可分为：1、冷光源(水母、节能灯），热光源（火把、太阳）；2、天然光源（水母、太阳），人造光源（灯泡、火把）;二、光速1、真空中光速是宇宙中最快的速度；2、在计算中，真空或空气中光速c=3×108m/s;3、光在水中的速度约为c，光在玻璃中的速度约为c；三、光年光年是光在一年中传播的距离，光年是长度单位；1光年≈9.46×1015m；四、光线五、光的直线传播及应用1、光在同种均匀介质中沿直线传播；2、光的直线传播的应用：（1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）（2）取直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准；（3）限制视线：坐井观天（要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图）；一叶障目；（4）影的形成：影子；日食、月食（要求知道日食时月球在中间；月食时地球在中间）六、像与影的区别七、光的反射1、当光射到物体表面时，有一部分光会被物体反射回来，这种现象叫做光的反射。
2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
3、反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。
（1）、法线：通过光的入射点所作的与反射面垂直的直线；（2）入射角：入射光线与法线的夹角；反射角：法射光线与法线间的夹角。
（入射光线与镜面成θ角，入射角为90°－θ，反射角为90°－θ）（3）入射角与反射角之间存在因果关系，反射角总是随入射角的变化而变化而变化，因而只能说反射角等于入射角，不能说成入射角等于反射角。
（镜面旋转θ，反射光旋转2θ）（4）垂直入射时，入射角、反射角等于多少？答：垂直入射时，入射角为0度，反射角亦等于0度。
4、反射现象中，光路是可逆的（互看双眼）5、利用光的反射定律画一般的光路图（要求会作）：（1）、确定入（反）射点：入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射（反射）点（2）、根据法线和反射面垂直，作出法线。
光的基础知识
色温为2500K左右
不同光的光谱：
结论： 通过以上各种不同光源的光谱比较可以看出;光谱决定了光源的色温
和显色性
谢谢
特点：各波段光谱都具备;750nm 以上较少;450nm到650nm 波段丰富 所以:显色性Ra=90
色温为4300K左右
不同光的光谱： 金卤灯光谱：
特点：各波段光谱都具备; 500nm到700nm 波段丰富 所以:显色性Ra=85
色温为3300K左右
不同光的光谱： 钠灯光谱：
特点：缺失部分波段光谱; 410nm以下波段缺失 550nm以下较少 550700nm波段相对较多
光 及其术语ห้องสมุดไป่ตู้
目录
一 光的基本概念
光的定义 特性 光源 应用等
二 常用光学术语
光通量 照度 发光强度等
光的基本概念
➢定义：光是指特定波段的的电磁波谱 光是由光子为基本粒子组成; 具有粒子性与波动性;称为波粒二象性
➢特性：波粒二象性
光的基本概念 ➢波动性：光是一种电磁波 不同的光都有一定的波长和频率 光的波动性能够说明光的传播 干涉 衍射 散射 等许多现象 LED照明应用：光的颜色 波长 频率 光学模拟软件应用等
常用光学术语
常用光学术语 六 显色指数 定义：也可叫显色性;是光源对物体的显色能力的一个衡量指标 符号：Ra *光源发射的光谱内容决定了光源的光色;光色可由几个或多个单色 的光波混成;这样不同光谱的光源;对特定颜色的物体显色性就有区别 如：RGB混成的白光与连续的太阳光谱对比或蓝光加黄色荧光粉的对比 *可简单理解为显色指数是光源对物体真实颜色的还原程度 *理想光源的显色指数为100
光的基本概念 ➢可见光的频谱
光的基础知识
光的基础知识光的基础知识1、光的本质：光的本质是电磁波,是整个电磁波谱中极小范围的一部分光是能量的一种形态；可见光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分。
可见光组成了所谓电磁光谱的一部分，电磁光谱存在于收音机和电视信号中，包括红外和紫外辐射，x射线，核辐射和宇宙辐射。
在这些电磁辐射中，只有光波是动物和人眼可见的。
该光谱也包括标准的50赫兹交流电（波长6000千米）和波长380-780纳米（=10-9米）的可见光部分。
不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉，从红、橙、黄、绿、蓝、靛（即蓝紫）到紫。
2、光通量（光束）：为光源所发出的光线（条数），单位为流明（lm）,例如一节能灯的发出780（条）光线，则总光通量（光束）为780流明。
3、照度：为每一单位面积所通过的光线，单位为lx.（lm/m2）4、亮度：与照度定义几乎相同，如果我们把每一物体都视为光源的话，那么亮度就是描述光源光亮的程度，而照度正好是把每一物体都作为被照物体，用一块木板来举例说明，当一定光束照到木板时我们讲木板有多少照度，然后木板将多少光束反射到人眼，就称为木板的多少亮度，那么有如下式子：亮度等于照度乘以反射率。
在同一房间同一位置一块白布和一块黑布的照度是相同的，而亮度是不同的。
5、光强：为通过1立体角的光线条数，（通光束的密度）。
光强的单位是光度测定的基本单位，也是国际单位制的基本单位之一。
为了复现光强度的单位，光的基准器最初为蜡烛，所以光强度单位早称为（烛光）。
后来随着科技发展，光基准器改为钨丝灯，又改为黑体，1948年后，光强度单位正式定名为坎德拉（cd）。
6、眩光、怎样控制眩光：视野内有亮度极亮的物体或强烈的亮度对比，则可引起不舒适或造成视觉降低的现象，称为眩光。
造成人眼视力降低的眩光称失能眩光；使人有不快之感的眩光称为不舒适眩光。
一般有两种控制眩光的方法：1、直接控制光源的亮度或采用透光材料减弱眩光；2、用灯具保护角控制眩光。
7、光源的色表（色温），色温与心理：由于人们是用与光源的色度相等或近似的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表，因此光源的色表又称为光源的色温。
1.光学基础知识
1.光学基础知识光，作为一种自然现象，对我们的生活至关重要。
它不仅是生物视觉的基础，也是我们周围许多事物的存在方式。
了解光学基础知识是理解我们周围世界的关键。
1、光的基本性质波动性：光作为一种电磁波，具有波动的性质。
这意味着光在传播时会像其他波一样，在空间中传播振荡的能量。
粒子性：尽管光具有波动性，但它也表现出粒子（或量子）的性质。
这种粒子被称为光子，是光的能量单位。
速度：光在真空中的速度是恒定的，约为3×10^8米/秒。
在其他介质中，光的速度会降低。
2、光学基础知识反射：当光遇到物体表面时，会按照入射角等于反射角的规律反射。
这就是为什么我们能看见物体。
折射：当光从一种介质进入另一种介质时，例如从空气进入水，其传播方向会发生改变。
这是因为光的速度在不同介质中是不同的。
散射：当光遇到微小颗粒时，它可能会向各个方向散射。
这种现象解释了为什么天空是蓝色的。
干涉和衍射：当两束或多束相干光波相遇时，它们会相互加强或抵消，形成明暗相间的干涉条纹。
衍射则是光绕过障碍物边缘传播的现象，例如光通过细缝时的弯曲。
颜色：我们看到的各种颜色是由不同波长的光引起的。
可见光的波长范围大约在400纳米（蓝色）到780纳米（红色）之间。
光学仪器：望远镜、显微镜、眼镜、相机等都是利用光学原理制造的设备。
它们帮助我们更好地观察和理解世界。
视觉：人类的视觉系统通过眼睛接收并处理来自周围的光信息，使我们能够看到周围的世界。
了解视觉过程对于理解光学原理至关重要。
3、应用光学在现代生活中有着广泛的应用，不仅在科学研究和工程领域，也涉及到日常生活的方方面面。
以下是一些光学应用：通信技术：光纤通信利用光的传输性质来实现高速、大容量的数据传输。
这是现代通信网络的基础。
医学诊断和治疗：光学仪器如显微镜、内窥镜和激光治疗设备等在医学领域有广泛应用。
它们帮助医生进行精确的诊断和治疗。
环境监测：光谱分析等光学技术用于检测空气、水和土壤中的污染物，有助于环境保护和治理。
光的基本知识介绍
光的基本知识介绍光是一种自然现象，当一束光投射到物体上时会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象‘人们之所以能够看到客观世界中瞬息万变的景象，是因为眼睛能够接收物体发射、反射或散射的光。
就光的本质而言，它是一种电磁波（通常称为光波），覆盖着电磁频谱一个相当宽（从X射线到远红外线）的范围，只是波长比普通无线电波更短。
人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波频谱的一部分。
光刺激人的眼睛，经过视觉神经传达到人的大脑，使人可以看到物体的形状和颜色，这类光称为可见光。
可见光的波长不同，人眼感觉到的颜色也不同。
这类光的波长范围为360-830NM 电磁辐射光谱中非常小的一部分。
波长的范围不同决定了各种不同波长光的生质。
从波长780NM到380NM，依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，两种色光之间没有明显的分界。
将全部可见光波混合在一起就形成日光，即白色光。
波长大于780NM的电故波是红外线、微波和无线电波等，波长小于380NM的电磁波是紫外线、X射线和宇宙射线等。
波长：紫光380-430 NM 蓝光：430-490NM 绿：490-550NM 黄光：550-590NM 橙光：590-640NM 红光：640-780NM光是一种电磁波，以约3 X 1O 8m/s的速度在空间传播。
大部分电磁波都是肉眼看不见的。
当光通过某种物质(如水或空气)时，其传播速度就会减慢。
光在真空中的专播速度和在媒质中的传播速度的比值称为该媒质的折射率。
在折射率不同的两种媒质的界面上，入射光线产生折射与发射现象。
另外，光在传播过程中还会产生散射、漫反射、漫透射现象。
关于白光：白光LED色彩，波长分析真正发射白光的LED是不存在的。
这样的器件非常难以制造，因为LED的特点是只发射一个波长。
白色并不出现在色彩的光谱上；一种替代的方法是利用不同波长合成白色光。
白光LED设计中采用了一个小窍门。
在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。
光的基本知识介绍精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）光的基本知识介绍光是一种自然现象，当一束光投射到物体上时会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象‘人们之所以能够看到客观世界中瞬息万变的景象，是因为眼睛能够接收物体发射、反射或散射的光。
就光的本质而言，它是一种电磁波（通常称为光波），覆盖着电磁频谱一个相当宽（从X射线到远红外线）的范围，只是波长比普通无线电波更短。
人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波频谱的一部分。
光刺激人的眼睛，经过视觉神经传达到人的大脑，使人可以看到物体的形状和颜色，这类光称为可见光。
可见光的波长不同，人眼感觉到的颜色也不同。
这类光的波长范围为360-830NM 电磁辐射光谱中非常小的一部分。
波长的范围不同决定了各种不同波长光的生质。
从波长780NM到380NM，依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，两种色光之间没有明显的分界。
将全部可见光波混合在一起就形成日光，即白色光。
波长大于780NM的电故波是红外线、微波和无线电波等，波长小于380NM的电磁波是紫外线、X射线和宇宙射线等。
波长：紫光380-430 NM 蓝光：430-490NM 绿：490-550NM 黄光：550-590NM 橙光：590-640NM 红光：640-780NM光是一种电磁波，以约3 X 1O 8m/s的速度在空间传播。
大部分电磁波都是肉眼看不见的。
当光通过某种物质(如水或空气)时，其传播速度就会减慢。
光在真空中的专播速度和在媒质中的传播速度的比值称为该媒质的折射率。
在折射率不同的两种媒质的界面上，入射光线产生折射与发射现象。
另外，光在传播过程中还会产生散射、漫反射、漫透射现象。
关于白光：白光LED色彩，波长分析真正发射白光的LED是不存在的。
这样的器件非常难以制造，因为LED的特点是只发射一个波长。
白色并不出现在色彩的光谱上；一种替代的方法是利用不同波长合成白色光。
白光LED设计中采用了一个小窍门。
在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。
光学基础知识
∣Ns-N1∣2 Rs1=∣Ns+N1∣2
(1.52-1)2
=
= 0.0425
(1.52+1)2
T=1-R0s-Rs1=0.915
折射率
折射率在光学中是一个非常重要的参数。用符号 n 表示。
介质折射率的大小定义成光在真空中的速度与光在个质速度中的比值 N=C/V 式中N表示折射率，C表真空中之光速，V表示光在介质中的速度。
光学薄膜中的重要参数
❖ 反射率R ❖ 穿透率T ❖ 折射率N ❖ 色散
反射率R及穿透率T
100%
空
8.5%
气
0
BK7 基板 S
空气 N0=N1=1
BK7玻璃 Ns=1.52
A.O.I.=0°时
∣N0-Ns∣2 R0s=∣N0+Ns∣2
(1-1.52)2
=
= 0.0425
(1+1.52)2
空
1
气
91.5%
光学基础知识
基础理论
光学系统是由透镜组合而成。
学习要点： 1.光的基本原理。 2.透镜的几何光学成像理论，像差。
光的基本原理
光是自然界的产物，我们在学习的时候以光的特性及物理量加以说明。
光的类别： 紫外光 （180-400nm) 可见光（400-700nm) 近红外光 (700-4000nm) 红外光 (4-14μm) 远红外光 (14-10000μm)
光在水中速度是光速的四分之三，所以水的折射率为1.3，而一般光学 玻璃的折射率约为1.5（放在空气中）。
折射率还有一个特性，介质中的折射率会随光波波长而改变，这种关系 就是引起色散现象的原因。
色散
由于折射率是波长的函数N（?),所以当一束复色经折射后，因 各单色光的折射率各不相同，造 成折射方向有所差异，这种现 象称为色散.
光基础及分类
三个基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
五、光分析方法的进展
development of optical analysis
1. 采用新光源，提高灵敏度
级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光蒸发-微 波等离子体
2. 联用技术
电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱 激光质谱：灵敏度达10-20 g
3. 新材料
光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强；
总角量子数
L=∑ l 外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个
L=| l 1+ l2 | ， | l 1+ l2 -1|，······，| l 1 - l2 | 分别用S，P，D，F ······，表示:
L=0，1，2，3，······， 例：碳原子，基态的电子层结构(1s)2(2s)2(2p)2， 两个外层2p电子： l 1+ l2 =1； L=2，1，0；
S =0 ， ±1
总自旋量子数 ：
S =∑ s ；外层价电子自旋量子数的矢量和， (2 S +1)个 S =0 ， ±1， ± 2，······， ± S 或 = 0 ， ±1/2，3/2 ，······， ± S 例：碳原子，基态的电子层结构(1s)2(2s) 2(2p) 2 ， 两个外层2p电子： S =0 ， ±1 ； 3个不同值； L与S之间存在相互作用；可裂分产生(2 S +1)个能级； 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因，用 M 表示， 称为谱线的多重性；
照明基础-光基本知识
第一节 光的概念
光的本质是什么 可见光（Visible light） 不可见光 什么是光谱（Spectrum） 光与颜色 什么是颜色（Co上，光是指所有的电磁波谱。狭 义上的光是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光。 一般人的眼睛所能接受的光的波长在400-700纳米之间。 像红外线，紫外线，伦琴射线等都属于不可见光。红外线 频率比红光低，波长更长。紫外线，伦琴射线等频率比紫 光高，波长更短。
照明基础-光基本知识
白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。 此系统以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试 光源下与在同色温的基准下此8色的偏离（Deviation ）程度，以测量该光源的显色指数，取平均偏差值 Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Ra值越低。 低于20的光源通常不适于一般用途。
照明基础-光基本知识
以下是部分光源的亮度值：单位cd/m2 太阳：1.5*10 ； 日光灯：（5—10）*103； 月光（满月）：2.5*103； 黑白电视机荧光屏：120左右； 彩色电视机荧光屏：80左右。
照明基础-光基本知识
光通量与流明
流明(Lumen)是光通量的单位。是英文lumen的音译， 简写为lm。
光谱（spectrum） 光谱是复色光经过色散系统（如棱 镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频 率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光谱 中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一 部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。
照明基础-光基本知识
自然光（日光）光谱
照明基础-光基本知识
光效
光源所发出的总光通量（流明）与该光源所消耗的电 功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。因此光效的 单位为流明每瓦（lm/W）。
光的分类维度
光的分类维度
光的分类可以基于多个维度进行划分，以下是一些常见的分类维度：
1. 波长：根据光的波长，可以将光分为可见光、红外线和紫外线。
可见光是人眼可见的光谱范围，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
红外线和紫外线则是波长较长和较短于可见光的光。
2. 频率：光的频率与波长有关，频率高的光具有更高的能量。
根据频率，光可以分为射频光、微波光、红外光、可见光、紫外光、X射线和伽马射线等不同频段。
3. 偏振状态：光的偏振指的是光波的振动方向。
根据偏振状态，光可以分为偏振光和非偏振光。
偏振光指的是光波振动只沿一个特定方向的光，而非偏振光指的是光波振动方向随机分布的光。
4. 光源类型：根据光的来源，可以将光分为自然光和人工光。
自然光包括来自太阳、星光等自然源的光，而人工光则是由人工光源产生的光，如灯光、激光等。
5. 发光方式：光的发光方式可以分为发射光和散射光。
发射光是指光源主动发射出的光，如荧光灯的发光；散射光是指入射光在物质中发生散射后形成的光，如大气中的散射光造成的蓝天现象。
这些是光的一些常见分类维度，通过对光的不同特性进行分
类，我们可以更好地理解和应用光学原理和技术。
物理光学基础
物理光学基础光学是研究光的起源、传播、与物质相互作用的学科。
它是物理学的重要分支之一，通过研究光的特性和现象，我们可以更深入地理解光的本质，发展出各种光学应用。
一、光的本质光是由电磁波组成的，具有波粒二象性。
在物理学中，光被视为一种电磁辐射，其波长范围在可见光谱中，波长范围为380-780纳米。
从粒子的角度来看，光也被看作是由一束光子组成的流。
二、光的传播光的传播方式分为直线传播和弯折传播。
1. 直线传播：在均匀介质中，光一般会直线传播，这遵循物理中的直线传播原理。
以光线为基础，通过光的传播路径和速度可以确定光的传播方向。
2. 弯折传播：光在介质间传播时会出现光的路径发生偏折的现象，即折射现象。
折射现象是由于光在不同介质中传播速度不同造成的。
根据斯涅尔定律，光线经过两个介质的界面时，入射角和折射角之间满足一定的关系。
三、光的反射与折射光的反射和折射是光与界面相互作用的基本过程。
1. 反射：光发生反射时，光线遇到反射面发生方向改变，但频率和速度不变。
根据反射定律，入射光线和反射光线的入射角和反射角相等。
2. 折射：光发生折射时，光线通过介质的边界时发生方向和速度的改变。
根据折射定律，入射光线和折射光线的入射角和折射角满足斯涅尔定律。
四、光的颜色与频谱光的颜色是由光的频率决定的。
可见光谱是光的频率范围内可见的颜色的集合。
光在经过物体时，物体对光的吸收和散射会产生不同的颜色。
五、光的干涉与衍射光的干涉与衍射是光的波动性质表现出的现象。
1. 干涉：当两束光线相遇时，它们会叠加在一起产生干涉现象。
干涉可分为构造干涉和破坏干涉，构造干涉是加强光强的干涉，破坏干涉则是减弱光强的干涉。
2. 衍射：当光通过物体的边缘或小孔时，光波的传播路径发生弯曲和扩散，这种现象称为衍射。
衍射可以产生光的弥散和色彩分散现象。
六、光的偏振与旋光光在传播过程中，振动方向可能存在偏振和旋转的现象。
1. 偏振：光偏振是指光波振动方向的分布。
第39讲 光线的划分
第三十九讲光线的划分一、核心概念（一）自然光指光源来自自然天体或自然界事物的光线，自然光最主要的光源是太阳，其次会有极光、闪电光、生物电能光等。
（二）人工光依靠人类发明制造的工具产生的光线被称为人工光，包括各种灯光、火光等等。
（三）主光主光又称“塑型光”，是用来描绘被摄物体外貌和形态的主要光线。
（四）辅助光辅助光又称“副光”、“补助光”，是用来帮助主光造型，弥补主光在表现上的不足，平衡亮度的光线。
（五）轮廓光轮廓光又称“隔离光”、“逆光”和“勾边光”。
轮廓光是来自被摄体背后上方或侧后上方的一种光线，轮廓光有正逆光、侧逆光、高逆光等多种形式。
（六）背景光背景光又称“环境光”，在不同的节目和场景用光中，有时还称为“天幕光”、“气氛光”等。
二、基本理论（一）以光源为依据划分光线，可将其分为自然光、人工光两大类。
自然光又可以分为室外自然光、室内自然光两类。
人工光是指来自照明灯具、火光等人工光源的光线。
其四种主要的光线成分分别是：1.主光2.辅助光3.轮廓光4.背景光（二）以光线性质划分，可将光线划分为直射光、散射光。
投影是判断直射光还是散射光的根本标准。
1.直射光：有明确的光线入射方向，可以在物体表面产生明确的受光面、阴影面和投影。
2.散射光：没有明确的光线入射方向，不能在物体表面产生明确的受光面、阴影面和投影。
三、案例分析（一）自然光（二）人工光图39-1 《远山》 郭艳民摄这幅作品拍摄于美国西部，光线是上午时刻的自然光。
当时已是深秋季节，草木枯黄，山水微黛，河流的线条引导观众的视线投向远山。
图39-2 《谢墨人像摄影作品》这幅作品是一幅商业人像，在灯光室使用人工光拍摄，从灯位图示可以看出，摄影师使用了两个柔光箱和一盏加了柔光装置的小聚光灯拍摄。
使用人工光照明，会使摄影师免于受到自然光条件的限制，还能创造出一些超越现实的光线照明效果。
（三）直射光图39-3 《印尼万丹的孩子》这幅画面中有强烈的直射光光束出现，使得画面形式感很好。
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2.原子吸收光谱分析法
利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离 子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的 定量分析方法。
3.原子荧光分析法
气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低 能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出 与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向 上，测定荧光强度进行定量分析的方法。
原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征 X射线（ X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。
7. 化学发光分析法
利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态 时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性 关系进行定量分析的方法。
8. 紫外吸收光谱分析法
利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸 收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度 变化可进行定量分析。
第二章 光分析法导论
an introduction to optical analysis
第一节 光分析基础
fundamental of optical analysis
一、光分析及其特点
optical analysis and its feature
二、电磁辐射的基本性质
properties of electromagnetic radiation
type of optical analysis
光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁 而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法；
原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）； 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
光谱分析法
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
四、各种光分析法简介
a brief introduction of optical analysis
4.分子荧光分析法
某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发 射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量 分析的方法。
5. 分子磷光分析法
处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第 一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进 行定量分析的方法。
6. X射线荧光分析法
光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后 所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析 方法；
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干 涉、衍射等； 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方 面具有其他方法不可区代的地位；
三个基本过程：
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
原 原原 X
子 子子 射
在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂 分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁 ，根据吸收光谱可进行结构分析 。
12.旋光法
溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋 光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定 糖的含量。
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
9.红外吸收光谱分析法
利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进 行定量和有机化合物结构分析的方法。
10.核磁共振波谱分析法
在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分 为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根 据吸收光谱可进行有机化合物结构分析 。
11.顺磁共振波谱分析法
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传 播的能量；
c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数 ； E ：能量； h：普朗克常数 电磁辐射具有波动性和微粒性；
辐射能的特性：
(1) 吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能 级跃迁到高能级；
分子光谱（带状光谱）：
基于分子中电子能级、振-转能级跃迁； 紫外光谱法（UV）； 红外光谱法（IR）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）；
非光谱法：
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向 等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；
非光谱分析法
三、光分析法的分类
classification of optical analysis
四、各种光分析法简介
a brief introduction of optical analysis
五、光分析的进展
development of optical analysis
一、光分析法及其特点
optical analysis and its characteristics
(2) 发射 将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射 丁铎尔散射和分子散射； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； (8) 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振 光。
三、光分析分类