照相机的原理

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

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。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，研究光拇�ノ侍猓�Ω檬且桓霾ǘ��ノ侍猓��窃谏杓普障嗷�低芳捌渌�庋б瞧魇保�⒉话压饪醋魇堑绱挪ǎ��前压饪醋魇悄艽�ツ芰康募负蜗撸�凶龉庀摺9庠碅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，小孔成像等。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，在成像面上成像。

(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。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，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。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。

照相机是利用凸透镜的成像特性工作的
当你按动快门的一瞬间,进入镜头组的光线在经过镜头组折射后,通过光圈快门,在相机的电子感应器(CCD或CMOS)或胶片上,形成清淅的图象,电子感应器将图象转化为电子图片,保存在相机的存储介质中.传统的相机是将图象投射在胶片上感光,而后在暗室中进行化学处理后得到底片.
其实相机最核心的原理就是凸透镜成象原理,只不过在相机中通常采用了焦距可变的透镜组,而非一只凸透镜,但原理相同.这部分内容在初二的物理书中有详细介绍,楼主丫头应该也是个学生,不妨借来看看哦.也可以自己做个实验哦.在光线比较暗的地方点枝蜡烛,找只凸透镜对着墙壁来回调整凸透镜与墙壁间的距离,直到看到清晰的倒立的烛火.(建议找一本物理书,结合原理做实验哦)
而需要说明的是,光线不能在透过...
照相机是利用凸透镜的成像特性工作的
当你按动快门的一瞬间,进入镜头组的光线在经过镜头组折射后,通过光圈快门,在相机的电子感应器(CCD或CMOS)或胶片上,形成清淅的图象,电子感应器将图象转化为电子图片,保存在相机的存储介质中.传统的相机是将图象投射在胶片上感光,而后在暗室中进行化学处理后得到底片.
其实相机最核心的原理就是凸透镜成象原理,只不过在相机中通常采用了焦距可变的透镜组,而非一只凸透镜,但原理相同.这部分内容在初二的物理书中有详细介绍,楼主丫头应该也是个学生,不妨借来看看哦.也可以自己做个实验哦.在光线比较暗的地方点枝蜡烛,找只凸透镜对着墙壁来回调整凸透镜与墙壁间的距离,直到看到清晰的倒立的烛火.(建议找一本物理书,结合原理做实验哦)
而需要说明的是,光线不能在透过小孔后相交,而是近似于直射,所以我们在小孔后只能看到非常模糊的假像,而不能看到清晰的像.这个实验只是为了说明光线的直线传播特性.因而实际的相机也不可能应用这个原理.
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　　照相机是利用凸透镜的成像特性工作的
　　当你按动快门的一瞬间,进入镜头组的光线在经过镜头组折射后,通过光圈快门,在相机的电子感应器(CCD或CMOS)或胶片上,形成清淅的图象,电子感应器将图象转化为电子图片,保存在相机的存储介质中.传统的相机是将图象投射在胶片上感光,而后在暗室中进行化学处理后得到底片.
　　其实相机最核心的原理就是凸透镜成象原理,只不过在相机中通常采用了焦距可变的透镜组,而非一只凸透镜,但原理相同.这部分内容在初二的物理书中有详细介绍,楼主丫头应该也是个学生,不妨借来看看哦.也可以自己做个实验哦.在光线比较暗的地方点枝蜡烛,找只凸透镜对着墙壁来回调整凸透镜与墙壁间的距离,直到看到清晰的倒立的烛火.(建议找一本物理书,结合原理做实验哦)
　　而需要说明的是,光线不能在透过小孔后相交,而是近似于直射,所以我们在小孔后只能看到非常模糊的假像,而不能看到清晰的像.这个实验只是为了说明光线的直线传播特性.因而实际的相机也不可能应用这个原理.
　　相机的原理（How
a
camera
works）
　　所有相机的基本原理都一样，不论任何型式，任何大小的相机都具备一个暗箱，其中一端放置一块感光软片，另一端则开凿一个小孔，它的作用就是让影像的光线能射入暗箱内，而到达涂布化学感光材料的软片上，使之感光呈像。如图所示，一部完整的相机包括八个主要系统机构，当然为了说明方便，这些图示都已将实际情形简略化。
　　首先，必须要有一个
观景系统，能让操作者透过观景窗，做适当的取景，选择他所想要的景物范围，这个装置通常是一组镜片，或是联接镜头的独立系统。
　　其次是
感光软片，它的功能是负责记录透过镜头而到达感光软片上的影像。
　　第三是
卷片系统，有的相机使用卷装软片，有的则是使用单张软片，但是不论那一种型式，此装置的作用就是将已感光过的软片，重新换上一张尚未曝光的软片。
　　第四是
机身，它是一个完全密闭的暗箱，只允许光线在拍照时，透过镜头照射进来，相机的大部份机构都装置在其内。
　　和眼睛一样有各种东西
　　传统相机成像过程：
　　1.经过镜头把景物影象聚焦在胶片上
　　2.胶片上的感光剂随光发生变化
　　3.胶片上受光后变化了的感光剂经显影液显影和定影
　　形成和景物相反或色彩互补的影象
　　数码相机成像过程：
　　1.经过镜头光聚焦在CCD或CMOS上
　　2.CCD或CMOS将光转换成电信号
　　3.经处理器加工，记录在相机的内存上
　　4.通过电脑处理和显示器的电光转换，或经打印机打印便形成影象。
　　具体过程：
　　数码相机是通过光学系统将影像聚焦在成像元件CCD/
CMOS
上，通过A/D转换器将每个像素上光电信号转变成数码信号，再经DSP处理成数码图像，存储到存储介质当中。
　　光线从镜头进入相机，CCD进行滤色、感光（光电转化），按照一定的排列方式将拍摄物体“分解”成了一个一个的像素点，这些像素点以模拟图像信号的形式转移到“模数转换器”上，转换成数字信号，传送到图像处理器上，处理成真正的图像，之后压缩存储到存储介质中。
　　一：景物的反射光线经过镜头的会聚，在胶片上形成潜应影，这个潜影是光和胶片上的乳剂产生化学反应的结果。再经过显影和定影处理就形成了影像。摄象头的数码影像和胶片成像原理不同，是经过镜头成像在CCD上，经过CCD的光电转换，生成视频信号，再经过显示屏电光转换，才生成图像。
　　照相机的主要部件是一组透镜。他们相当与一个凸透镜。当物体离凸透镜的距离大于凸透镜焦距的二倍时能在底片上成一个倒立缩小的实象。
　　取一个玻璃杯,在杯中倒满清水,你看这个水杯中间厚,边缘薄,就是一个凸透镜
你从水杯的侧面通过水杯看物体,移动水杯或物体时,有时就会看到被放大的正立物体,有时会看到倒立的物体.实际上,这就是物体通过水杯所成的像

相机其实就是利用了
凸透镜
的成像原理。一个凸透镜，设焦距为f（凸透镜能汇聚光线，光线汇聚的一点叫做焦点，焦点到凸透镜中心的距离就是焦距），
物距
（物体到凸透镜中心的距离）为u，那么，当u>2f时，在凸透镜的另一边，放置一个不透明物体，
物理学上
称之为
光屏
，就能在光屏上得到一个与实物相同的像，但这个像是倒立并且缩小的。
相机就是这样的原理。
传统相机
前面会有一个凸透镜，就是我们说的镜头，这个凸透镜起到上面所说的作用。凸透镜的后面是暗室，暗室中放底片，底片上涂有感
光物质
。底片在暗室中，由于密封无光，所以不感光。当按下快门的一瞬间，快门打开，光经过凸透镜后进入暗室，在底片上成一个倒立缩小的像。快门开合的速度很快，最快的达到二千分之一秒完成。
专业相机
还可以控制快门开合的时间，让底片曝光久一点，达到自己想要的效果。
由于照相机用的凸透镜焦距比较小，所以总能使被拍照物体在
二倍焦距
以外，底片上总能形成一个倒立缩小的像。
傻瓜相机
、数码相机和专业相机又有不同之处。
傻瓜机
只有一个凸透镜，并且不能调
曝光时间
，什么都不用设置，名副其实是傻瓜都能用的相机。但这样的话就拍摄不出专业效果。
数码相机与传统相机的不同之处是，把底片换成了CCD。CCD是一种
电子元件
，当有光照射在上面时就能转换成电信号，当镜头把物体成像在CCD上面时，CCD就转换成电信号，一按快门就是把当前的相片保存下来。
专业相机一般也用底片，但其专业之处是在快门、光圈和镜头上。专业相机可控制快门的开合时间，使底片曝光久一点或
少一点
。光圈是控制外面的光进入暗室的强度，当外界光很强的时候，如果用傻瓜机拍摄，就会令相片很亮，以致看不清，但专业相机可以控制光圈使底片曝光强度减低。专业相机的镜头并不是单单的一个凸透镜，而是一组凸透镜，可以控制这些凸透镜的距离来调整焦距，总能使底片上的像最清晰。也可以在镜头上安装
广角镜
、
滤色镜
的仪器，广角镜使拍摄的范围更广，滤色镜使相片的颜色更好。例如，拍摄一张风景画，你想让底片中的绿色多一点，能有更浓烈的色彩效果，就在镜头上安装一个绿色的滤色镜，使更多的绿色光通过镜头。
上面所说的
小孔成像
不能应用于相机上也是不对的。由于
光的直线传播
，如果在一个不透明物体上戳一个孔，比这个孔大的物体反射的光就不能水平通过这个孔，而是物体上部的光往下穿过小孔，下部的光往上穿过小孔，在另一边放置一个光屏，就能得到一个倒立的像。所以，小孔在一定程度上也可以充当凸透镜。

照相机成像原理：
照相机的镜头相当于一个凸透镜，来自物体的光经过照相机的镜头后会聚在胶片上，成倒立、缩小的实像。
补充知识：
照相机成像的过程详述：来自物体的光经过照相机的镜头后，会聚在胶片上，形成被照物体的像。胶片上涂着一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶片上，经过显影、定影后成为底片，再用底片冲印就可以得到相片。
希望帮助到你，若有疑问，可以追问~~~
祝你学习进步，更上一层楼！(*^__^*)