摄影基础教案 第一课

摄影基础教案：第一课摄影术基本概念

教学目的与要求：

要求学生了解摄影术的诞生、发展及对社会的影响。找出摄影的发展和科学技术进步是相辅相成的答案。

重点：

摄影术诞生的契机条件。

难点：

摄影术发展的因素。

教具：

照相机、多媒体教室

教学程序：

一、摄影概述

1、摄影光学基础知识

照相机的工作过程，概略地说是应用光学成象原理，通过照相镜头将被摄物体成象在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成象原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成象原理。

人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初，以杨氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是：光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒（量子）的性质，但从整体来说，它既不是波，也不是微粒，也不是它们的混合物。

从本质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周围空间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长，用λ表示。传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示，一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率，用ν表示。经过1s振动传播的距离称为速度，用“v”表示。波长、

频率、周期和速度之间有如下关系：

v=λ/T ，ν=1/T，v=λν

由此可见，光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分，

见图：

波长在400～700nm的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉，按照波长由长到短，光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空中具有完全

相同的传播速度，数值是c=300,000km/s。

光既然是电磁波，研究光的传播问题，应该是一个波动传播问题，但是在设计照相机镜头及其他光学仪器时，并不把光看作是电磁波，而是把光看作是能传播能量的几何线叫做光线。光源A发光就是向四周发出无数条几何线，这无数条具有方向的几何线就叫做光线。这样在几何光学中研究光的传播问题，就变成了一个几何问题、数学问题，问题简化多了。

下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律：

(1)光的直线传播定律光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到，如物体被光照射而成影，小孔成象等。光的直线传播引出了光线这个概念。

(2)光的独立传播定律光的传播是独立的，当不同光线从不同方向通过介质某一点时，彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时，它的作用为简单的叠加。光线的这一性质，使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头，在成象面上成象。

(3)光的反射定律当光传播到两种不同介质的分界面时，就会改变传播方向，发生光的反射。光的反射定律指出：

①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，人射光线与反射光

线分别位于法线的两侧。

②人射角和反射角相等。如图1-2-2所示，入射光线与法线N的夹角记为入射角，用i 表示；反射光线与法线N的夹角记为反射角，用α表示。则有i=α。光的反射现象还具有可逆性，假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。

随着界面的不同，反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线，入射点都落到同一平面上，其反射都向着同一方向，如图1-2-3（a）所示，则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时（如毛玻璃面等），由于粗糙面可

以看成由许多角度不同的小平面组成，光线便从各个不同的方向反射出去，称为漫反射，如图1-2-3（b）所示。但需注意在漫反射现象中，就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。

光的反射，在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光，但当光线从各个角度照射到人身上后，光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照，就是遵循光的反射定律。

2、摄影术的基本原理

在摄影中，通常使用照相机或者照相暗盒（Camera obscura）作为照相设备，利用光学胶卷或者数码存储卡作为记录介质。但也有例外，比如Man Ray于1922年发明的实物投影法

（rayographs）就是利用影子在相纸上成像，而不需要用到照相机。

照相利用的是小孔成像原理。为了保存影像信息，一般还要使用感光介质。完整的影像记录，再现技术被称为摄影术。

小孔成像原理（针孔模型）

现实影像被依据针孔成像原理设计的光学结构转化后投射到影像纪录接口（软片/CCD）上，介质记录了光学信息并转化为元信息（潜影或元数据），该信息通过化学或数字流程转化为可被再次识别的现实影像副本。摄影包含静态的图片摄影和动态的电影、电视摄影，它们同属于基于时间的媒体形式（time-based media）。

背景资料：小孔成像

小孔成像是古典光学中一种重要成像现象。如果在烛焰与光屏之间放一个带有小孔的遮光板，就可以在光屏上得到一个倒立的烛焰的像，这一现象被称为小孔成像。小孔成像是说明光沿直线传播的典型例证。

齐鲁大地历史文化悠久，人杰地灵。早在2300多年前的战国时代，中国伟大的古代科学家墨子进行了世界上最早的小孔成倒像的实验，发现了小孔成像的光学原理，并给予了精辟的解释。《墨经》中有“景倒，在午有端”的记载，意思是说，发光体发出的光线在隔屏的小孔处交聚成一点，由此给出的影是倒立的。这是对小孔成像现象的最早描述，也是对光沿直线传播的第一次科学解释。西方称墨子为“摄影光学理论和实践的开创者，是探索光学成像原理的第一人”。墨子故里山东滕州也因此成为小孔成像的发源地。

此后，人们对小孔成像的现象和机理进行了更多的研究，其中被提及较多的是所谓“倒塔影”。唐代段成式《酉阳杂俎》、宋代陆游《老学庵笔记》、元代杨瑀《山居新话》，均曾提及此现象。在沈括所著的《梦溪笔谈》一书中，详细叙述了“小孔成像匣”的原理，对小孔成像理论作了进一步分析和解释。延至明清，记述者更为多见，甚至还有人专门搜集各地“倒塔影”的实例，这表明小孔成像现象已经受到人们的普遍注意。

在西方关于小孔成像的记载，最早见于古希腊著名哲学家、美学家亚里士多德的著作中。公元1000年阿尔哈赞开始利用小孔成像研究黑盒子。1267年英国哲学家R·培根因描写了利用小孔观看日食的现象被教会以施巫惑众罪名处死。1490年意大利画家达·芬奇再一次利用小