数码相机像素和品质.docx

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1、数码相机解疑像素和品质首先要肯定的一点是-像素不决定品质。影响数码相机的品质的因素很多，其中能够直接影响成像品质的因素就是镜头，无论是光学相机还是数码相机，镜头都是最不可忽视的要素之一。普通数码相机采用的是CCD进行感光，其面积要比传统胶片的面积小很多，这就对镜头的解析度要求更加严格，否则即便有很高的像素数，成像质量仍旧会因为镜头的原因而比较差。换句话说就是数码相机采用的光学镜头的解析能力一定要优于CCD的分辨率，所以选择采用优质镜头的数码相机要比单纯看像素要重要得多。其次数码相机的品质不仅涉及到上面说到的光学成像部分，还和内部采用的电子信号处理技术（DSP）有关，CCD捕捉到光信号要经过DS

2、P处理后才能够获得最终的JPG.TIFF或者RAW格式的照片，DSP对于数码相机色彩还原起着非常大的作用。几乎每个厂商在开发DSP上都有自己的特色，因此最后的成像品质也有区别，比如索尼的数码相机照片色彩就非常艳丽，佳能数码相机的色彩就比较忠实一些。数码相机拍摄图像的像素数取决于相机内CCD芯片上光敏组件的数量，每一个光敏单元对应图像中的一个像素，光敏组件越多，像素就越多，图像就越清晰，如果想增加图像的清晰度，就必须增加CCD的光敏单元的数量。但随着像素值的增加，也出现了很多问题，在有限的芯片面积上再增加像素数，就会带来图像信噪比降低、等效感光度降低等问题，并且由于提高像素数带来的图像文件耗费大

3、量存储空间、成倍的降低处理效率、影响相机操作速度等问题也使得用户不能更好的享受到摄影的乐趣。高像素数给数码相机内存、图像处理芯片、存储介质、下载接口以及计算机处理能力都带来了带来的压力。例如：一幅不经压缩的334万像素图像要占据约9MB的空间，200万像素的图像需要约5.5MB,而130万像素的图像仅仅占用3.5MB的空间。此外光感元件（包括CCD和CMOS）的技术本身对于品质的影响就非常巨大，很多具有光感元件独立研发能力的厂商在这方面一直都在进行不懈的努力，其中我们熟悉的比较先进的CCD包括富士的SuperCCD,现在已经发展到第三代；索尼的HADCCD以及Foven公司的X3CCD,还有佳

4、能独特的CMOSo这些采用了高新技术的光感元件对于成像品质的提升效果非常突出，即使采用低像素的产品在成像品质上也不逊色于高像素的产品。除了上述的几点之外，像素不能够决定品质的另外一个原因就是从实际应用的角度来看。现在普遍使用的200万至300万像素数已经能够满足大多数日常使用，继续提高像素数会造成数码相机连拍性能下降、文件体积过大等负面影响，而对成像质量带来的提升反而很小。200万像素可以达到大约1600x1200的解析度，而500万像素可以达到大约20481536的解析度。按照一般300dpi的标准来计算，200万像素就可以完美地输出5英寸的照片，而300万像素更可以完美地输出6英寸的照片！

5、而现在兴起的数码冲印店更是能够满足大多数消费者的要求，其冲印效果相当的出色。很显然，数码相机品质的提升不是简单的增加像紊就可以达到的，需要从综合的角度来考虑，而从实际出发也不应盲目追求高像素产品，其实现在的像素只是区隔用户层次的简单指标照像械多竞的光孥原理镜头的调节主要是指焦距和光圈的调节。大多数镜头都标有距离指示，告诉你镜头调焦的远近、景深范围的大小，以及清晰聚焦区域的宽窄。影响景深的三个因素是光圈，被摄体到照相机的距离，以及镜头的焦距。焦距最短的镜头对准无限远聚焦时，其最小的有效光圈能产生最大景深。也就是说光圈越大，焦距越长，被摄体距离越近，景深就越小。光圈的调整是控制胶片曝光的一个重要因

6、素。最佳光圈的选择有赖丁景物所需的景深多少和快门速度的调定。快速快门能凝固被摄体的动作，避免照相机抖动影响景象质量，而慢速快门能产生模糊影象0镜头的选择选择快镜，也就是选择最大孔径的镜头，在低照度时，镜头的速度影响曝光。聚焦和光明景深:被摄体周围适度清晰聚焦的范围对最终影象的出现起着至关重要的作用。为了充分利用镜头上提供的所有光圈，可把照相机固定在三脚架上，以防照相机抖动。这里所示的两张照片均采用相同的曝光量，但第一幅（下图）是按1/60秒、f/16拍摄的。此间所有其他光圈和快门速度的组合也能够产生曝光正确的影象。f/光BB数和光圈大小调定在某一f/光圈数时的任何种类的镜头能够透射过几乎相同光

7、量的影象，因为光阑直径直接与焦距相关，例如，只80毫米的镜头在使用5毫米的光阑直径时，光圈必定调节在f/16上。因此镜头的焦距在除以光阑直径后，就得到相应的f/光圈数。焦距标记调节调焦环螺纹，镜头从照相机处伸出，随着调焦环的转动，通过放认对准固定参看符号的标记，你就可以发现正在调节的焦距。光圈调节向上转动光圈环至下一个f/光圈数（例如从f/4到f5.6）,光圈大小减半（即达到胶片的光量减半）：向下转动光圈环至下一个f/光圈数（例如从f/4到f2.8）。光圈大小增加一倍。景深范围随着镜头对被摄体聚焦，可在固定参看符号两边寻找对应于（或接近）己调定的光圈f/数，辨认焦距标记下相对的数值，便可决定有

8、效景深。景深的作用 光圈大小的改变：通过相同焦距的镜头对相同距离的被摄体聚焦，该示说明光圈大小的调整是如何改变景深的。一般来说，被摄体的前景深扩大1/3,后景深则扩大2/3,光圈越小，景深越大。F/2光圈的景深远远小于f/16光圈的景深。 被摄体至照相机的距离：即使采用同样的焦距和光圈，景深在一定程度上如何受制于被摄体至照相机的距离。被摄体距照相机越近，景深就越小。镜头对15英尺（4.5米）处聚焦所产生的景深比镜头对5英尺（1.5米）处聚焦所产生的景深要大得多。 镜头的改变：在相同物距和光圈的情况下，使用不同焦距的镜头可改变景深，镜头焦距越短，最深越大，对于超广角镜（815毫米），景深非常大，

9、以致无需调焦，因为每一级光圈的景深都是清晰的。光学文京与数字交京的区别光学变焦是通过改变CCD与透镜的焦点矩离来放大图像的。数字变焦采用了与光学变焦截然不同的结构。数字变焦有多种方式，其中最普通的是提取CCD拍摄到图像的局部，并通过数字处理来扩大图像的方式。但是，在这种方式下，进行修饰处理时总会出现图像画质恶化的现象。因此，在配备光学、数字两种变焦的相机中，只有在把图像放大到光学变焦无法完成的范围时，才会使用数字变焦。目前，各相机制造商正在开发减少图像恶化的技术，并配备在自己的产品中。另外，图像放大后，用户在个人电脑上处理时就会即费功夫又耗时间。由于数字变焦在拍摄时能够自动进行上述处理，因此相

10、当方便。另外，在数字变焦中，也有象富士胶卷“FinePix”系列那样的虽然分割图像但不进行放大的类型知识1 .远的规格固定倍率的望远镜是用“倍率X物镜口径（直径）”来表示，如7x35表示该种望远镜的倍率为7倍，物镜口径35毫米，1050表示该种望远镜的倍率为10倍，物镜口径为50毫米；变倍望远镜是用“最低倍率-最高倍率X物镜口径（直径）”来表示，如8-25x25表示该种望远镜的最低倍率是8倍、最高倍率是25倍、口径是25mm。有一些望远镜还加上一些字母，如WP指防水型（Waterproof）,WA指广角大视场设计（WideAngle）。因为望远镜的放大率愈大就看得愈清楚（要在精密度容许的范围内

11、）；同样倍率时，口径愈大也看得愈清楚，所以前、后两个单位要相乘而不是相加，以显示该望远镜的解析能力（前后两数相乘不表示任何实际意义，这一点和显微镜是不一样的）o一些经销商把前后两数字相乘的积当作望远镜的倍率来哄骗消费者是不道德的，更有一些经销商随意扩大两个数字来欺骗消费者，我曾经见过一款10x25的DCF望远镜，标注的规格竟是990x99990,天！990倍的、口径是99990mm的望远镜是什么概念？返回2 .远值的倍率指的是什么望远镜的倍率到底是指拉近物体的能力还是指放大物体的能力，一直有着不同的意见，一般认为这两个说法是等同的，因为将远方的物体放大，就是等于将它拉近，和在眼前看到的一样大、

12、一样清楚，并且在视觉上就有将远方的物体拉近，好像拉到了眼前的感觉。不过业内人士一般认为倍率是指望远镜拉近物体的能力，在这里引用别人网站上的一段话：“许多人以为望远镜的放大率是将远方的物体放大的倍率，这是不对的；其实望远镜的放大率指的是将远方的物体拉近的倍率。比如说：放大率为10倍的望远镜，看100米远的景物就像是在10米面前看的一样清楚，看1000米远的景物就像是在100米外看的一样。”所以一架望远镜的倍率是指望远镜拉近物体的能力，如使用一具7倍的望远镜来观察物体，观察到的700米远的物体的效果和肉眼观察到的100米远的物体的效果是相似的（当然，由于环境的影响效果要差一些）0很多人总认为倍率越

13、高越好,一些经销商和厂家也以虚假的高倍来吸引、欺骗消费者，市场上有些望远镜竟然标为990倍！实际上，一架望远镜的合理倍率是与望远镜的口径和观测方式相关的：口径大的，倍数可以适当高些，带支架的的可以比手持的高些。倍率越大，稳定性也就越差，观察视场就越小、越暗，其带来的抖动也大增加，呼吸的气流和空气的波动对其影响也就越大。手持观测的双筒望远镜，7-10倍之间是最合适的，最好不要超过12倍，如果望远镜的倍率超过12倍，那么手持观察将会很不方便。世界各国军用的望远镜也大多以6-10倍为主，如我国的军用望远镜主要是7倍和8倍的，这是因为清晰稳定的成像是非常重要的。返回3 .破远值的口径指的是什么口径是指

14、望远镜物镜的直径。口径越大，观测视场、亮度就越大，有利于暗弱光线下的观测，但口径越大体积就越大，一般可根据需要在21-5Omm之间选用。返回）4 .什么是玩的视场视场是指在一定的距离内观察到的范围的大小。视场越大，观测的范围就越宽广越舒适，视场一般用千米处视界（可观测的宽度）和换算成角度来表示，一般来讲，口径越大，倍率越低，视场就越大，但更关健的还在于目镜组的设计。返回J5.什么是出直径出瞳直径就是影像通过望远镜后在目镜上形成的光斑大小，出瞳直径可以用下面公式得出：物镜口镜/倍率=出瞳直径。由此可以看出物镜越大、倍数越低，出瞳直径就越大。从理论上讲，出瞳直径越大，所观测到的景物就越明亮，有利于

15、暗弱光线下的观测。因此在选购望远镜时应尽量选择出瞳直径大些的，那么是否越大越好呢？也不是，因为我们正常使用望远镜时大都在白天，这时人眼的瞳孔很小，只有2-3亳米左右，这时如果使用出瞳直径大的如4毫米以上的，则大部分有用光线并不被人眼吸收，反而浪费。人眼只有在黄昏或黑暗时瞳孔才能达到7蕈米左右。因此一般情况下使用选择出瞳直径不低于3蕈米的就可以了。所以出瞳直径又称为黄昏因数。返回6 .何为镀膜？镀膜有什么作用如果你注意观察的话，你会发现望远镜的物镜镜外会有不同的颜色，红色的、蓝色的，还有绿色的、黄色的、紫色的等等，这就是平常所说的镀膜O么镜片镀膜有什么作用呢？镜片镀膜的作用是为了是为了防止光线在

16、镜片上面反射的漫射光造成的薄雾般的白茫茫现象，养活反光，使透光率增加，增加色彩的对比度、鲜明度，提高观测效果。一般镀膜层越多、越深、越厚的，观赏效果越好，亮度越高。镀膜的颜色需根据光学材料及设计要求而定，镀膜越淡、反光越小越好，平常使用最多的蓝膜和红膜，蓝膜是一种传统的镀膜，红膜是从上个世纪上半期出现的。很多人认为红膜比蓝膜好，现在市场上有很多反光很强、亮闪闪的红膜望远镜，一些经销商把这种镀膜称为红外线”次红外线”红宝石镀膜”等等，最后会告诉你这是全天候的、能在夜间观察的红外线夜视望远镜，请广大镜友千万不要上当。真正的红外线夜视仪是光电管成像，与望远镜结构和原理完全不同，白天不能使用，需要电源

17、才能观察。其实当光线穿透玻璃时，将无可避免的造成一些反射而降低亮度，镀红膜后因为反射严重亮度降低更多，这类望远镜正常是在雪地上阳光强烈照耀刺眼时，降低亮度所使用，在正常情况下使用，蓝膜应该是比较优秀的（好多名牌摄像机和照相机镜头都是采用镀蓝膜，就是这个道理）。1 .水平解析度与CCD:参数意义：对数码摄像机来说，这是两个最重要的参数，就是他们决定了我们拍摄的影片的质量。当我们拍摄一个物体时，被摄物体的光线就会透过摄像机的镜头感应在一个叫CCD板的元件上。CCD中文名称是光电相合器，它的构造就象苍蝇的复眼，上面排列上万个像素点，虽然像素数越多越好，但实际上形成一幅250线水平解像度的图像只需用3

18、0万像素，400线解像度的也只需要40万像素。对于数码摄像机来说，只需50万有效像素就能够形成500线水平解析度，而多余的像素是用来防抖用的。我们的选择：对于家用摄像机来说，80万以上的CCD象素数都是足够用的，当然，这要根据你的预算来决定。2 .取餐方式：液屏幕和彩色取景器参数意义：数码摄像机的取景方式可以分为液晶显示屏取景与电子取景两种方式。液晶显示屏取景的最大好处就是方便直观，其缺点是在强烈光线下显示太弱，并且耗电很大，使摄像机连续动作时间大大缩短。在家用级的摄像机，液晶显示屏目前已成为消费者的普遍选择，但较为实用的还是电子取景器，这种取景方式不仅价格较便宜，使用时很省电，而且能在任何环

19、境光线下采用。尽管取景器中的画面视角和色彩效果与最终结果不全相同，但使用一段时间后还是很快就会适应的。我们的选择：对于家用摄像机来说，没有液晶显示屏3 .光学变焦和数码变焦参数意义：简单的来说，光学变焦是真正的变焦，是依靠光学镜头结构来实现变焦的，达到了真正拉近的效果，而数码变焦实际上是一种画面放大，把原来CCD上的一部分图像放大到整幅画面，以复制相邻像素点的方法补进一个中间值，在视觉上给人一种画面被拉近了的错觉，图像模糊，并无多少实际意义。我们的选择：10倍以上的光学变焦就能够满足我们日常的拍摄需要。4 .手动对焦参数意义：手动对焦是相对于自动对焦来说的。自动对焦是以中心取景位置进行对焦的，

20、当我们拍摄的画面主体不在取景框的中心位置的时候，这就有些难办了，因为这个时候拍摄主体一般就会不清晰，如果有手动对焦，这一起都可以迎刃而解了。我们的选择：有当然比没有好，：）。5 .光学防抖、电子防抖和三脚架接口参数意义：这些都是为了防止人手的抖动而产生的。我们在拍摄的时候，手的抖动是不能避免得，因此就会导致影像模糊。现今摄像机多数都有电子防抖功能，它的原理是利用多余的像素达到防抖的目的。还有少数几种机型用的是光学防抖方式，它的防抖原理是机械式的，稳定性比电子防抖好，但这并不是说，有了该功能拍出的图像就清晰无晃动了，在实际使用中，即使用了防抖功能，人体或手臂的较大运动，仍会使画面不稳。有时仍然要

21、用三脚架支持拍摄，如果摄像机有三脚架接口，还可以方便有些喜欢独自出游的朋友自拍。我们的选择：一般的家用摄像机使用的都是电子防抖系统，另外，三角架还是必须的。6 .数码相机功能参数意义：数码相机功能又称静态图象拍摄模式。目前数码摄像机都具有静态图像拍摄功能，尽管用摄像机拍摄的图像分辨率有限，但用在电脑屏幕上欣赏、网页制作或用来制作VCD还是比较实用的。我们的选择：买个数码摄像机的同时还捞了个数码相机，何乐不为呢7 .数码，入,出参数意义：讣NK数码输入/输出是用来传输视频流的。数码摄像机利用ilNK数码输入/输出（IEEEI394标准）可以直接将影像输入到计算机中。我们的选择：电脑的发展如此地普

22、及，我想这个是必须的吧！8 .拍霰时间和电池参数意义：拍摄时间也是一个很重要的参数，拍摄时间长，可以一次积累更多的素材，当然好一些，但是，更长的拍摄时间就意味着更高的价格，选购的时候可以从中找到一个可以接受的中间点。作为家用产品，你不可能像专业电视摄像工作者那样带上很多电池，或每次外出时都带上充电器。故摄像机的耗电量和电池的性能也是选购时同样要考虑的问题。我们的选择：摄录时间如果小于2小时，那么肯定是不方便的。另外，现在的数码摄像机使用的都是锂电池，这点倒不用我们担心。参数意义:这是个个性的时代，我们都希望自己的东西和别人的不一样，不过可惜数码摄像机的颜色的选择余地还不是很多。至于体积和重量，

23、当然是越轻越好了先是几何光学基础几何光学是光学设计的基础。要做光学设计必须懂得各种光学仪成像原理，外形尺寸计算方法，了解各种典型光学系统的设计方法和设计过程。实际光学系统大多由球面和平面构成。记住共轴球面系统光轴截面内光路计算的三角公式，了解公式中各参数的几何意义是必要的，具体公式可参考有关光学书籍，在此就不一一介绍了。对于平面零件有平面反射镜和棱镜，它们的主要作用多为改变光路方向，使倒像成为正像，或把白光分解为各种波长的单色光。在光学系统中造成光能损失的原因有三点：透射面的反射损失、反射面的吸收损失和光学材料内部的吸收损失。其次是象差理论光学系统有七种初级象差：球差，慧差，象散，场曲，崎变，

24、位置色差，垂轴色差然后是材料的选择和公差的分配玻璃按下列各项质量指标分类和分级： 同一批玻璃中，折射率及色散系数的一致性 光学均匀性,应力双折射 条纹度,气泡度.光吸收系数后要了解光学工艺光学工艺大致分为切割，粗磨，精磨，抛光和磨边，最后还有镀膜和胶合。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，OPtiCS（光学）这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学的发展简史光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研

25、究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年（先秦的代）,中国的墨经中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。自墨经）开始，公元11世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜;公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和射定律。I1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光

26、分布光谱。它使人们第一次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在空间上的分离是由光的本性决定的。牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透镜放在光学平玻璃板上，当用白光照射时，则见透镜与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环状条纹；当用某一单色光照射时，则出现一组明暗相间的同心环条纹，后人把这种现象称牛顿环。借助这种现象可以用第一暗环的空气隙的厚度来定量地表征相应的单色光。牛顿在发现这些重要现象的同时，根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以

27、球形波面传播的“。并且指出光振动所达到的每一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络面为传播波的波阵面（波前）。在整个18世纪中，光的微t理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于B年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可i地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。在进一步的研究中，观察到了光的偏振和偏振光的干涉。为了解释这些现象，菲涅耳假定光是一种在连续媒质（以太）中传播的横波。为说明光在各不同媒质中的不同速度，又必须假定以太的特性在不同的

28、物质中是不同的；在各向异性媒质中还需要有更复杂的假设。此外，还必须给以太以更特殊的性质才能解释光不是纵波。如此性质的以太是难以想象的。1846年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁学、电学现象间有一定的内在关系。1860年前后，麦克斯韦的指出，电场和磁场的改变，不能局限于空间的某一部分，而是以等于电流的电磁单位与静电单位的比值的速度传播着，光就是这样一种电磁现象。这个结论在1888年为赫兹的实验证实。然而，这样的理论还不能说明能产生象光这样高的频率的电振子的性质，也不能解释光的色散现象。

29、到了1896年洛伦兹创立电子论，才解释了发光和物质吸收光的现象，也解释了光在物质中传播的各种特点，包括对色散现象的解释。在洛伦兹的理论中，以太乃是广袤无限的不动的媒质，其唯一特点是，在这种媒质中光振动具有一定的传播速度。对于像炽热的黑体的辐射中能量按波长分布这样重要的问题，洛伦兹理论还不能给出令人满意的解释。并且，如果认为洛伦兹关于以太的概念是正确的话，则可将不动的以太选作参照系，使人们能区别出绝对运动。而事实上,1887年迈克耳逊用干涉仪测“以太风”，得到否定的结果，这表明到了洛伦兹电子论时期，人们对光的本性的认识仍然有不少片面性。1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，

30、提出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。量子论不仅很自然地解释了灼热体辐射能量按波长分布的规律，而且以全新的方式提出了光与物质相互作用的整个问题。量子论不但给光学，也给整个物理学提供了新的概念，所以通常把它的诞生视为近代物理学的起点。1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位进行的。1905年9月，德国物理学年鉴发表了爱因斯坦的“关于运动媒质的电动力学”一文。第一次提出了狭义相对论基本原,文中指出，从伽利略和牛顿时代以来占统治

31、地位的古典物理学，其应用范围只限于速度远远干光速的情况，而他的新理论可解释与很大运动速度有关的过程的特征，根本放弃了以太的概,圆满地解释了运动物体的光学现象。这样，在20世纪初，一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性微粒性。1922年发现的康普顿效应,1928年发现的喇曼效应，以及当时已能从实验上获得的原子光谱的超精细结构，它们都表明光学的发展是与量子物理紧密相关的。光学的发展历史表明，现代物理学中的两个最重要的基础理论量子力学和狭义相对论都是在关于光的研究中诞生和发展的。此后，光学开

32、始进入了一个新的时期，以致于成为现代物理学和现代科学技术前沿的重要组成部分。其中最重要的成就，就是发现了爰因斯坦于1916年预言过的原子和分子的受激辐射，并且创造了许多具体的产生受激辐射的技术。爱因斯坦研究辐射时指出，在一定条件下，如果能使受激辐射继续去激发其他粒子，造成连锁反应，雪崩似地获得放大效果,最后就可得到单色性极强的辎射，即激出1960年，梅曼用红宝石制成第一台可见光的激光器；同年制成氢息激光器；1962年产生了半导体激光器；1963年产生了可调谐染料激光器。由于激光具有极好的单色性、高亮度和良好的方向性，所以自1958年发现以来，得到了迅速的发展和广泛应用，引起了科学技术的重大变化

33、。光学的另一个重要的分支是由成像光学、全息术和光学信息处理组成的。这一分支最早可追溯到1873年阿贝提出的显微镜成像理论，和1906年波特为之完成的实验验证；1935年泽尔尼克提出位相反衬观察法，并依此由蔡司工厂制成相衬显微镜，为此他获得了1953年诺贝尔物理学奖;1948年伽柏提出的现代全息照相术的前身波阵面再现原理，为此，伽柏获得了1971年诺贝尔物理学奖。自20世纪50年代以来，人们开始把数学、电子技术和通信理论与光学结合起来，给光学引入了频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算等概念，更新了经典成像光学，形成了所谓“博里叶光学”。再加上由于激光所提供的相干光和由利思及阿帕特内克斯改进了

34、的全息术，形成了一个新的学科领域光学信息处理。光纤通信就是依据这方面理论的重要成就，它为信息传输和处理提供了崭新的技术。在现代光学本身，由强激光产生的非线性光学现象正为越来越多的人们所注意。激光光谱学，包括激光喇曼光谱学、高分辨率光谱和皮秒超短脉冲，以及可调谐激光技术的出现，已使传统的光谱学发生了很大的变化，成为深入研究物质微观结构、运动规律及能量转换机制的重要手段。它为凝聚态物理学、分子生物学和化学的动态过程的研究提供了前所未有的技术。光学的研究我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发，来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律

35、来描述光在各种媒质中传播的途径，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。波动光学的基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程蛆。波动光学不详论介电常数和磁导率与物质结构的关系，而侧重于解释光波的表现规律。波动光学可以解释光在散射媒质和各向异性媒质中传播时现象，以及光在媒质界面附近的表现；也能解释色散现象和各种媒质中压力、温度、声场、电场和磁场对光的现象的影响。量子光学1900年普朗克在研究黑体辐射时，为了从理

36、论上推导出得到的与实际相符甚好的经验公式，他大胆地提出了与经典概念迥然不同的假设，即组成黑体的振子的能量不能连续变化，只能取一份份的分立值。1905年，爰因斯坦在研究光电效应时推广了普朗克的上述量子论，进而提出了光子的概念。他认为光能并不像电磁波理论所描述的那样分布在波阵面上，而是集中在所谓光子的微粒上。在光电效应中，当光子照射到金属表面时，一次为金属中的电子全部吸收，而无需电磁理论所预计的那种累积能量的时间，电子把这能量的一部分用于克服金属表面对它的吸力即作逸出功，余下的就变成电子离开金属表面后的动能。这种从光子的性质出发，来研究光与物质相互作用的学科即为量子光学。它的基础主要是量子力学和量

37、子电动力学。光的这种既表现出波动性又具有粒子性的现象既为光的波粒二象性。后来的研究从理论和实验上无可争辩地证明了：非但光有这种两重性，世界的所有物质，包括电子、质子、中子和原子以及所有的宏观事物，也都有与其本身质量和速度相联系的波动的特性。应用光学光学是由许多与物理学紧密联系的分支学科组成；由于它有广泛的应用，所以还有一系列应用背景较强的分支学科也属于光学范围。例如，有关电磁辐射的物理量的测量的光度学、辐射度学；以正常平均人眼为接收器，来研究电磁辐射所引起的彩色视觉，及其心理物理量的测量的色度学；以及众多的技术光学：光学系统设计及光学仪器理论，光学制造和光学测试，干涉量度学、薄膜光学、纤维光学和集成光学等；还有与其他学科交叉的分支，如天文光学、海洋光学、遥感光学、大气光学、生理光学及兵器光学等。