照相术( 二 ) _生活百科

f数或称光圈数（值）, 指依附于物镜的可变光阑的大小，藉以表示进入物镜的光量多寡。计数之法是将焦距除以光瞳直径（光瞳是光学上对物方来光起约束作用的通光孔），所以光通越大,f数越小。现在国际上通用的f数系列为…,1,1.4,2,2.8,4,5.6,…,每一数比前一数大根号二倍。由于进入相机的光与光瞳面积成正比,故各相邻f数表示在相同的时间内进入的光量增或减一倍。照相机物镜上既注出其焦距，也注出其可能达到的f数。f 数适用于有一定面积的物体, 如果是点光源，如在某些天文工作中，成像仍旧是一点，起作用的是光瞳的大小。曝光与快门将光学像记录于照相感光材料上要经过曝光。曝光的定义是像的照度与曝光时间的乘积，前者取决于f数,后者由快门控制。常见的中心快门或称镜间快门是若干张金属片组成的，各片有一端固定，它们各自转动时就造成开或关的动作,曝光时间可短至1/500秒。另一种多用于小型照相机，称为焦面快门或帘幕式快门。这是紧靠焦平面前、带有可调狭缝的幕，迅速捲起帘幕而狭缝掠过,曝光时间可短至 1/1000秒。因为狭缝扫过焦面有先后，故对快速运动物体的照相会有所失真。但其优点是独立于物镜之后，便于更换镜头。较新有电子快门，用小型计时电路代替以前的机械结构，还可与曝光计（多为利用光电效应测定曝光时间的附属装置）相连而能自动控制曝光，更精緻些还结合小型计算机对快门、f数、调焦乃至输送胶捲等，一併自动化。取景器或称探像器，是为了明确所拍景物的範围的。最简的是在照相机旁附一金属丝框，在一定的位置观察框架所限制的範围，不过框架与景物一般不能同时清晰。套用广泛的一种光学取景器是一具倒置的伽利略望远镜，也称为伽利略（或牛顿）取景器，较精緻些还可将其与光学测距仪相结合乃至与物镜联动。对于不熟练的人用反射（光）照相机取景最有把握，分为双镜头与单镜头两种。前者有一对相同的物镜，一个照相，一个取景成像于毛玻璃上，拍摄的同时一直可以盯住目标；单镜头式的在拍摄时必须将一片平面镜举起，以便所成像届时落到后面的胶片上，这种方式不仅省去一只镜头，而且拍出的景物与取景时无视差。景深照相中景物通常有其纵深分布，而照相物镜只能调焦到一个平面，其前后的物体皆不能形成最清晰的像。但是人眼对稍不清晰的像可以容忍到一定程度，因而在调焦平面的前后有一段景深。这与景物的远近、物镜的焦距和f 数有关。有按这些参量计算出来的表格供查考。对于一只指定的照相机，焦距已经固定，则物体愈远和f数愈大时，景深当愈宽。照相机的类型方盒式是最简单价廉的，配备风景物镜,时间与f数皆固定，亦不调焦，拍摄时只在适当时机按动快门而已。稍后是摺叠式，暗箱(亦称皮老虎)是可摺叠的，拍摄时张开，调焦,选择恰当的f数和时间进行曝光。摺叠时虽小巧，放开总需时间，往往来不及抢拍。现在最流行的是前述双镜头或单镜头反射式以及使用36毫米或更小胶捲的小型照相机，镜头伸缩方便。近来更辅以种种自动化设施，乃至内装闪光灯等。照相术的发展照相术在它的发展过程中与种种社会活动相结合而形成难以计数的分支。例如它和艺术相结合而呈现其独特的表现形式。又如航空照相、显微照相、教育照相、新闻照相、工业照相等等都可顾名思义而知其梗概，不拟赘述。此外，它还结合某些视觉和物理方面的特徵而有另闢蹊径的成就。电影电影是将静止的照相活动起来的技术。这种想法也可以推溯到古代，有许多人对它做出称道的贡献，但关于现代的电影一般认为是美国的T.A.爱迪生在1891年完成的。恰巧那时赛璐珞出现，可以製成很长的照相胶捲以拍摄互相衔接的多幅照片。爱迪生在胶捲的边上打些小孔，用齿轮推动胶片前进，沿用至今。电影的原理是根据眼的视觉暂留现象：如果一种连续运动被分裂为一系列的断续过程并迅速地呈现在眼前，则被认为还是连续的。电影的拍制就是将连续动作分裂为许多帧照片，而放映时则令其相继出现在银幕上。这种帧频率至少得16帧/秒，一般取为24帧/秒。电影照相机与一般照相机的主要区别是多一份输片机构，令胶片不断输至曝光位置，并当其到达这个位置时暂停运动而曝光，然后又继续运动。如果令输片速度大于24帧/秒，而且放映时仍然用24帧/秒进行，则呈现为常说的“慢〔动作〕镜头” 。反之，如果拍时间隔很长，却还用一般速度放映，这种“延时照相” ，可以例如将花朵的开放在几秒钟内完成。高速照相因为眼睛不能对很快的过程作出反应，高速照相就将它记录下来,从容观察,所以又称为时间放大器。可以这样定义：静止的照片之曝光时间在1/2000秒以下或者不能用一般机械快门进行者属于高速。活动照片在每秒 128帧以上者属于高速电影。前节中所述慢动作镜头往往不属于高速电影。高速照相可以在一张照片上拍摄,例如,对一枚自发光的火箭，在暗背景上敞开快门以确定其轨迹。对于非自发光物体，则可用定时间歇的闪光，多次曝光于同一张照片上，而拍出它的动作过程。但是一幅照片往往容纳不下事件的全过程，这就需要电影式的连续的多幅照片。电影机式的时动时停的输片有断片的麻烦，所以高速电影的拍摄用光学方法使不断运行的胶捲上有暂时停顿的像；也可以令胶捲完全不动，而光学像扫描过来，这适用特高速。高速照相除照相机构造複杂外还要求强光源照明、高感光速度的乳胶以及特殊的快门。常用磁光(法拉第)或电光（克尔）快门，就是将磁场或电场施于恰当的物质后令所通过的平面偏振光的偏振平面转动。在物质的两方各有一只偏振片，当其未施磁（电）场时两偏振片交叉，光不能通过；但施以磁（电场）后可使光的偏振平面作90°的旋转，于是光得以充分通过。这类快门的曝光时间可达十的负十秒以下。用像转换器或像增强器作为快门也可达到这种速度，而级联的像增强器更适用于对暗弱的物体的照相。用光脉冲可以代替快门，现代的雷射脉冲可达到十的负十二秒。体视照相或称立体照相。有许多因素使人们认识到客观世界具有立体性，其中重要的一项是人有两只以一定间隔分开的眼睛，它们各自将外物形成稍稍不同的平面图像。视神经将其传送到脑中，处理后产生立体感，这称为体视。体视照相正是模拟这种现象。对于静止的物体，可以先后在两个相当于两眼的位置去拍照；对于运动着的物体，则需要两个相同的物镜或在一只物镜上附加体视前置镜去拍摄。将所拍摄的两张稍有差异的照片各个呈现给两眼，就复现了某一体视景像。体视照相的套用和观看方法很多，例如有些地图册中附有红绿两色相叠印置的体视图，并用适当的滤色镜分别滤去其中一种色，以使某一只眼睛只看到它所应看到那一份图像，于是山峦起伏就跃然出现了。体视电影常用偏振光的方法：以两个振动平面相互垂直的偏振光各投射一幅体视照片，观众则戴相应的偏振片眼睛使每一只眼只看到它相应的图像。全息术能提供更好的体视效果。不可见辐射的照相可见光的界限是由于人眼只选择感受一小部分电磁辐射所确定的，而其他探测器，如照相乳胶可探测到其他波段，也有各自的特性。事实上照相术的探测範围很宽阔,自γ射线一直到近红外（1微米）以外一些，这些特性对光谱考察非常有用。① 红外照相进行红外照相应先对乳胶敏化,就是令乳胶吸收某些染料。可以加适当的滤光镜除去可见光。红外照相的优点之一是所拍摄的远物比较清晰，因为红外线的波长较长，容易透过尘雾。另外物质在各波段的光学性质不同，从而可以获得与可见光不同的信息。例如，红外照相可以发现陈旧书画中对可见光来说已隐没的部分。在医务上用红外照相可考查皮下血管的情况。植物的叶绿素对红外反射强烈,而绿色颜料一般不然,因此在战争中可从红外照相识别某些伪装。也可以通过像转换器将红外像转变为可见光像再拍照。② 紫外照相一般照相乳胶本就可以探测紫外辐射，但是玻璃制的照相物镜限制了所拍紫外辐射波长範围在(350～400)纳米之间。用石英制的物镜可透紫外辐射波长至为 180纳米，更短波则空气就吸收它们了。间接取得紫外照片的方法除像转换器外，更常用的是以紫外线激发物体,使之发出萤光再拍照,称为萤光照相。这里先要用一滤光镜使光源的紫外线照射物体，而在物体与照相物镜之间又放一滤光镜只令所发萤光通过。有些物质虽然自身不能被激发萤光，但可以加上某种发萤光的物质，如对指纹撒适当粉末可以奏效。紫外照相常与红外照相相辅进行，在公安、考古等工作中互相验证。另外的一项重要的工作範围是生物方面，或者与显微镜相结合作显微照相。这是由于有些生物结构在可见光下完全透明，但在紫外线下呈现明暗衬比。为了使衬比更显着，可选用高衬比的照相材料。③ 射线照相这是指利用特短电磁辐射所取得的照相。实际上这不是正规意义下的照相，而仅是有强烈穿透能力的射线穿过物体后所投出的影。物体各部分由于其厚度、密度和原子序数的不同而对射线的吸收各异，于是显示有衬比。例如常见的X 射线照相能显示骨骼的结构，这是因为骨头中含有原子序数较高的钙和磷。射线照相在工业方面的套用以无损检验最引人注意，从航空中的铝部件至高压锅炉中的钢铸件和焊接部分，都可用它进行检验。金属愈重，所用X 射线的波长愈短，有时则用某些放射线同位素的γ射线。照相光度术是用照相方法进行光度测定。由于曝光和光密度之间有一定的关係，如果对一未知光源作一次曝光，再对一标準光源作一系列已知的準确曝光，然后找出未知光源所得光密度与标準光源中何者相等，则可测得未知光源的光强度。这样，在天文中对各天体可划分出它们的照相星等；在光谱分析中可以从谱线的光密度对于相应元素作定量分析，简捷精确，往往非化学分析所能及。