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星芒与光衍射现象及原理-镜头与星星形状

author:zhoulujun@live.cn    hits:

各种各样的光学现象都有可能在相机的光学系统中发生,就是不让你拍好。比如在拍摄明亮物体时,会有各种蓝色、紫色的炫光,又或是由于光的波

各种各样的光学现象都有可能在相机的光学系统中发生,就是不让你拍好。比如在拍摄明亮物体时,会有各种蓝色、紫色的炫光,又或是由于光的波长不一样导致其在玻璃中的折射率不同而导致的紫边、红边、蓝边。而给星星打上星芒烙印的,则是因为光的衍射现象。

光的衍射性

光的衍射是什么意思?由于光具有波粒二象性,光即是一种波,也是一种粒子,所以光就可以绕过物体或者物体边缘,被后面的观察者观察到。这就是光的衍射。

当一束激光通过狭小的缝隙或者光栅时,所产生的衍射就长这个样子

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当我们使用相机来拍摄时,如果在镜头和芯片之间存在障碍的话,成像图片上就会产生一条与之垂直的、中间亮两边暗的细小光线。

当我们使用相机来拍摄时,如果在镜头和芯片之间存在障碍的话,成像图片上就会产生一条与之垂直的、中间亮两边暗的细小光线。

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典型的就是我们的反射式望远镜

反射望远镜的星芒产生原因

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于是乎,一桩由于哈勃望远镜的结构设计制造的悬案就此结案。哈勃望远镜采用卡塞格林式反射系统,由两个双曲面反射镜组成,一个是口径2.4米的主镜、另一个是装在主镜前约4.5米处的副镜,口径0.3米。投射到主镜上的光线首先反射到副镜上,然后再由副镜射向主镜的中心孔,穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像。

而副镜又不可能悬空在那里,所以必然需要一个稳定的结构来支撑。而恰恰是这四根支撑杆,让我们以为所有的星星真的有星芒。

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相机产生星芒的原因

虽然相机不需要镜片支撑,但是相机有光圈,帮助相机调整进光量,从而获得高亮度的照片或者大景深。目前市面上的光圈结构都大同小异,但是有一点共性是不会变的:越小的光圈越是多边形,越大的光圈越是趋近于圆形。

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而这样的结构就如同反射式望远镜的支撑结构一样。各种光圈结构不一样,拍出来的星芒也是奇奇怪怪什么样都有。一般来说,偶数片光圈页片的镜头拍出来的星芒和光圈页片数相同,而奇数页片的镜头拍出来的星芒数则是光圈页片的两倍。

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不同结构的光圈,对于星芒形状的影响不同。而光圈放大或者就是个圆形的时候,星芒就变成了光晕。

人眼产生星芒的原因

远在古埃及的时候,人类观测到的星星就已经有星芒了。

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人眼本身,不过是一个简单的光学机构罢了,晶状体是镜头,虹膜是光圈,而眼球背面的视网膜是成像机构。和相机的光圈相比,人类的虹膜相当高级,它可以随时随地保持圆形,但是晶状体就没有那么完美了。

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从小婴儿到老年人,晶体表面的纹路还在不断变复杂

参考文章:

短科普:镜头星芒是怎么形成的? https://baijiahao.baidu.com/s?id=1612541125273264758&wfr=spider&for=pc

解析身边的光衍射现象及原理 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH103548/news_476438.htm


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