学习好资料欢迎下载广播电视技术基础教程第三章电视技术基础1 光的特性光的特性是波粒二像性， 即有波的特性又有粒子的特性， 光是一种量子化的粒子，同时也是一种电磁波。在 X光波长以上呈 波动性 ，具有波的性质： 绕射、衍射、反射、干涉等等以下呈 粒子性 ，具有 光电效应 ，可以产生 光压，等等直线传播光速 30 万公里 / 秒可见光： 太阳是可见光的主要来源，也是热和许多射线的辐射体。可见光只是太阳辐射众多电磁波中很少的一部分。17 世纪的科学巨匠牛顿，也是光学大师，关于光的本性，牛顿是这样认为的：光是由一颗颗像小 弹丸一样的机械微粒所组成的粒子流 ， 发光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流 ，一旦这些 光粒子 进入人的眼睛， 冲击视网膜，就引起了视觉， 这就是 光的微粒说 牛顿用微粒说轻而易举地解释了光的直进、反射和 折射现象 由于微粒说通俗易懂，又能解释常见的一些光学现象，所以很快获得了人们的承认和支持成功解释了光的反射, 但是不能解释衍射等性质。【牛顿的发现】大约在 1663 年，牛顿即开始热衷于光学研究，磨玻璃、制作望远镜也在这个时期。 1666年，他购得一块玻璃 三棱镜 ，开始研究 色散现象。为了这个目的，牛顿在他的光学一书中写道 :“把我的房间弄暗，在我的窗板上开一个小孔，以便适量的太阳光射入室内， 就在入口处安置我的 棱镜，光通过棱镜折射达到对面的墙上。”牛顿看到墙上有彩色的光带，光带之长数倍于原来的白光点，他意识到这些彩色就是组成白色太阳光的原始光色。为了证明这一点， 牛顿进一步做实验。 在光带投射的屏上也打一个小孔， 让光带中彩色的一部分穿过第二个小孔，经过放在屏后的第二个 棱镜折射投到第二个屏上， 又让第一棱镜绕它的轴缓慢转动，只见穿出第二个小孔落在第二屏上的像随着第一棱镜转动而上下移动。于是看到，为第一棱镜折射最大的蓝光，经过第二棱镜也是折射得最大；反之，红光被前后两个棱镜折射得最小。于是牛顿作出结论: “经过第一棱镜折射后所得长方形的彩色光带不是别的，正是由不同的彩色光所组成的白色光经折射而形成的。”也就是说：“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体。”这就是牛顿的光色理论。它是通过实验建立起来的，牛顿自称这个实验为“关键性实验” 。这个实验可说是一个半世纪后J.von 夫琅和费建立光谱术的基础。事实上牛顿在他的光学第1 卷命题 4 问题 1 中用过 12 英寸长、宽仅 1/10 或 1/20 英寸的长方形的孔代替小圆孔， 他说所得结果较前更清晰， 但没有夫琅和费线的记载。牛顿在这方面做了大量的实验之后，于1672 年把他的结论用书信形式送交皇家学会评审。不料竟引起一场尖锐的论战。 当时惠更斯 反精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习好资料欢迎下载对他，胡克攻击他尤甚。早在1665 年胡克就在英国提出光的 波动理论 ，这只是一个假说。 惠更斯则把它完整起来， 认为空间的以太是无所不在的，他把以太作为振动的媒质，把媒质的每一个 质点都看成一个中心，在中心的周围形成一个波，惠更斯成功地用这个物理图像来解释光的反、折射、还以此来研究 冰洲石 的双折射（但是光的波动学说的确立还有待于一个半世纪之后由英国的T. 杨的干涉实验来证明） 。牛顿则持 光的微粒说 ，他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子 、微粒子 流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释 光的折射 与反射，甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。但对薄膜形成的彩色，牛顿则承认微粒说不如波动说解释得明快。微粒说与波动说之争在当时是十分激烈的，双方争论持续多年。 当年光的微粒说 与波动说之争，现在可以引用E.T. 惠特克的话来结束这桩公案：“当A.爱因斯坦以 M.普朗克 的量子原理来解释 光电效应 ，光的微粒思想经过一个世纪的沉寂而在 1905 年又获得了新生，并因此而导致光量子 存在的基本原理。他的思想为实验所充分肯定， 特别是光子与电子碰撞所产生的 康普顿效应 服从经典的碰撞力学定律。 而同时，关于光的 波动性 的实验并没有失效， 于是我们不得不承认波动说和微粒假说都是正确的。”无疑，牛顿的光学(Opticks)是和他的原理同为物理学的巨著，也是科学界的经典著作。光学第一版印于1704年，在胡克逝世之后问世。光学最后部分以独特的形式附上一份著名的“问题”表，共提出 31 个“问题”（第一版提出 16 个“问题”）。在“问题”中所谈到的不仅是 光的折射 、反射等，还涉及光与真空， 甚至重力、天体等问题。在多处谈到光的波动， 涉及太阳光与物质的相互作用等问题，这些问题涉及物理学的诸多方面， 富有启发性， 后人评价这些 “问题”是光学中最重要的部分，并非虚语。牛顿在光学一书中凭借实验的结果与分析，建立了光的理论。但在全书中没有提起不同玻璃具有不同折射率，在全书中也没有做消色差的实验，这或许是由于他当时还没有获得不同质玻璃的三棱镜的缘故。但是牛顿制造反射式望远镜来避免物镜的色散，却是个妙法，迄今大型望远镜的制造还遵从此法。惠更斯认为一个理论正确与否， 只能是看它是否能够解决实际问题，因为光的微粒说并不能解释光的所有现象，说明他的观点并不完全准确而有很大的局限性。他在物理学家胡克的启发和支持下，开始研究牛顿环。 牛顿环，又称“牛顿圈”。在光学上， 牛顿环是一个 薄膜干涉 现象。光的一种干涉图样， 是一些明暗相间的同心圆环。例如用一个 曲率半径 很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时， 可以看到接触点为一暗点， 其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光 照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由 球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。 但是，这项科研受到各种条件的局限一直没有明显的突破，惠更斯心情有些郁闷烦躁，于是，放下手头所有工作，出去旅游散心了。他来得到了美丽的海滨城市海牙。除了拜访朋友， 惠更斯常常一个人漫步到海边观看大海的景致，他感叹海的宽广，他喜欢看从远处一层一层叠过来的波浪，浪花激起拍打着海边的石头，霎时四溅。夜晚时分，月光洒在海面上，波光粼粼的，灯塔的光也在海上忽闪忽闪得。大海让惠更斯心情平静了很多，也思考了很多，而海浪等奇妙而美丽的波动也让惠更斯感到非常新奇，印象也很深刻。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习好资料欢迎下载惠更斯外出旅游的时候还是没有忘记思考光的本质问题，突然有一天，他脑海里不断浮现海浪波动的情景，他想：把两块石头扔到海里激起两列波，它们不就相互穿越却不改变形状吗？惠更斯立刻把自己的想法向朋友笛卡尔说了，笛卡尔当即表示特别支持，他对惠更斯说：“ 怀疑的好，科学就是需要怀疑精神，除了思维，没有不能怀疑的东西。但是你不仅需要做试验，还需要用数学推论论证你的观点。 ”惠更斯听了以后大受鼓舞， 他从水波得到的启发继续研究光波，通过科学类比提出了著名的提出光的“ 波动说 ” 。惠更斯充满信心地断定： 这一理论能解释关于光的所有特性以及微粒说不能解释的光的折射、衍射等问题。然而，光的波动说一开始并没有得到物理学界的一致认可，人们更相信牛顿的观点。直到随着各国物理学家相继通过实验和理论验证了此观点的正确性和预见性，光的波动说才慢慢解开面纱，走入了世人的生活和思想。再后来，物理学家证实光既具有微粒性又具有波动性。人眼的色感觉， 虽然在一定程度上反映了光谱分布的某些特点，但决不能以颜色来判断光谱的分布。一定的光谱分布表现为一定的颜色同一颜色则可由不同光谱分布而获得。2 物体的颜色单色光：只含有单一波长成分的光；复合光：包含两种及以上波长成分的光。复合光作用于人眼，呈现混合色。例如，太阳辐射的光含有七种单色光的波谱，但却给认以白光的综合感觉。彩色光的三要素（基本参量）亮度：光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉；色调：彩色的类别；饱和度：彩色的深浅程度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习好资料欢迎下载色度：色调+饱和度本身不发光的物体呈现的颜色：决定于：a.光源； b.物体的属性； c.人眼的视觉特性光的颜色：决定于：a.该光源辐射中的辐射光谱波长的分布；b.人眼的视觉特性。色感是主观和客观相结合的系统所发生的生理-物理过程James Clerk Maxwell 詹姆斯克拉克麦克斯韦， 英国物理学家 、数学家 。经典电动力学 的创始人，统计物理学 的奠基人之一。 科学史上， 称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合， 麦克斯韦把电、 光统一起来， 是实现第二次大综合，因此应与 牛顿齐名。 1873年出版的论电和磁，也被尊为继牛顿自然哲学的数学原理 之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对二十世纪最有影响力的十九世纪物理学家。没有电磁学 就没有现代 电工学 ，也就不可能有现代文明。1831年生于 苏格兰爱丁堡 。他的智力发育格外早，年仅十五岁时，就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。 1847 年，麦克斯韦 16 岁，中学毕业，进入爱丁堡大学 学习。这里是苏格兰的最高学府。 他就读于 爱丁堡大学 ，毕业于 剑桥大学 。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授，最后是在剑桥大学任教。他是班上年纪最小的学生， 但考试成绩却总是名列前茅。 他在这里专攻数学 物理，并且显示出非凡的才华。 他读书非常用功， 但并非死读 书，在学习之余他仍然写诗，不知满足地读课外书，积累了相当广泛的知识。在爱丁堡大学 ，麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。你和我将长相厮守在生机盎然的春潮里，我的神灵已经穿越如此广阔的寰宇？我这就将我的整个生命精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习好资料欢迎下载导入这生机盎然的春潮，将真正使三个自我穿越这世界的广袤1858年 7月 4 日麦克斯韦与凯瑟琳马丽迪尤尔(Katherine Mary Dewar)( 后来改为克拉克麦克斯韦姓即改为麦克斯韦的姓，取名凯瑟琳克拉克麦克斯韦，他们结婚时，她 34岁在 维多利亚时代 已经是一个老处女了。 )正式结婚，婚礼在阿伯丁举行。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果，完成了电磁场理论的经典巨著论电和磁，并于1873 年出版。3 色温及标准光源光源定义：能自身发光的物体（物理辐射体）色与光密不可分：光是色的存在条件；色是人眼对不同光谱分布的主观反映。将绝对黑体在一定光色下的绝对温度称为该光色的色温。要注意的是，色温用来表示光源的光谱特性，并非光源的实际温度。在电视技术中引入“色温” 的概念，是为了进行色度的计算和白光的比较。我们知道，温度在绝对零度（ 273C ）以上的物体都会有连续的电磁辐射。但是不同的物体的辐射能量是不同的。为了衡量物体的电磁辐射能量的大小，人们设定了一个标准绝对黑体。 绝对黑体是指在任何温度下， 对于各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1 的物体。自然界并不存在绝对黑体。 绝对黑体是一个理想化的参考模型。 在遥感热红外扫描仪系统中，装有高温黑体和低温黑体， 作为探测地物热辐射的参考源。 实用的绝对黑体是由人工方法制成的。一般说，物体的辐射能量与其表面温度有关，温度越高，辐射能量越大。换句话说，物体的辐射能随其温度变化，辐射能的光谱分布也随之变化。绝对黑体：即不反射，也不透射，而是完全吸收射入它光线的物体。?光源色温的高低，反映其光谱成分的不同。色温高，光源偏蓝紫；色温低光源偏红橙。标准光源?A 光源： 2854K 相当于 60W 钨丝灯的色温?B 光源： 4800K 上午直射光的色温?C 光源： 6770K 阴天色温精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习好资料欢迎下载?D65 光源： 6500K 荧光屏色温?摄象机常用色温：3200K 新闻灯5600K 室外、阳光隐形战机与常规被动隐身技术不同， 常规被动隐身是靠外形布局和吸波材料来减少被敌方雷达探测的可能， 而等离子体隐身技术属于主动反雷达隐身技术，像其他主动反雷达 隐身技术一样（包括电磁对消技术，具有压制性干扰和欺骗性干扰的射频干扰机 / 雷达诱饵技术），等离子体是依靠自身特殊的物理性质以及对入射电磁波的特殊作用来达到隐身目的辐射功率相同，波长不同的光，亮度感觉不同（相同亮度环境）辐射功率不同，波长不同的光，亮度感觉相同光的强弱的度量：光度学说明功率和波长都是影响亮度感觉的因素。什么是色温？钨丝灯发光时灯丝的温度是多少？色温又是多少？当光源的颜色与绝对黑体在某一特定温度下辐射光的颜色相同，这一特定温度称为色温 . 钨丝灯在 2800K 时发出的白光 , 灯泡光源的色温为 2854K。说出下列情况下的色温阳光：早晨 2000K 上午十时及下午四时：4800K 正午： 6000K 卤素灯： 3200K 说出五种 (白光)标准光源A 光源：相当于钨丝灯在2800K、发出色温为2854K 的光；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习好资料欢迎下载B 光源： 接近正午 (上午十时 )直射的阳光，色温为 4800K；C 光源： 相当于白天的自然光，色温为6700K; D65 光源：相当于白天的平均光照，色温为6500K；E 光源：假想的一种等能白光，色温为5500K. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页