郑州摄影工作室,光散射技术在摄影中的原理及应用

郑州摄影工作室

直射到摄影师身上的大太阳光被云层挡住了，但我们仍然可以看到四面八方发出的“光”。事实上，我们看到的是从四面八方发出的光所产生的散射光。这种散射光产生美丽的“辐射”视觉效果。

摄影师巧妙地利用树叶阻挡了相当一部分直射到镜头上的阳光，周围的阳光在散射效应下创造了一种特殊的氛围。作者是想表达佛光的意境吗？寺庙中的香烛所产生的烟雾提供了最佳的散射源，使得散射光在画面中非常突出。

请注意，屏幕上的熏香形成的烟雾呈浅蓝色。这是因为构成烟雾的碳粒子的线性很小，烟雾产生的散射光满足瑞利散射条件，所以散射光中的蓝光成分要比红光成分强得多。就像我们通常说的，“烟卷起来”，也就是说，这是瑞利散射现象。

这些摄影作品之所以产生强烈的“大气”，是因为它们很好地利用了光的散射现象，即“散射光”。那么，什么是散射光，它是如何产生的？

散射是一种常见的光学现象。当光通过各种混浊介质时，有些光会改变原来的传播方向，向四个方向散射。光束沿原入射或折射方向传播会减弱。即使不在发生的方向，人们也能清楚地看到这些媒体散射的光。这种现象是光的散射。

在光学的定义中，散射是指由于介质中的微粒（异质）或分子的作用，光束偏离原来的传播方向并在周围传播的现象。

上图是北京天安门广场激光展的照片。我们之所以能看到穿过夜空射向天空的激光束，是因为激光在射向天空的过程中散射。最初，激光瞄准的是天空。如果没有散射现象，我们就看不到站在地面上的光束。

实验中使用了一米长的高功率氦氖激光器。应该说激光的强度很强。但是，由于实验室环境清洁，散射光很弱，我们根本看不到发射的激光束。如果你想看到激光束，你必须在光束经过的地方喷烟，但实验室里严禁吸烟。

实验中使用了一米长的高功率氦氖激光器。应该说激光的强度很强。但是，由于实验室环境清洁，散射光很弱，我们根本看不到发射的激光束。如果你想看到激光束，你必须在光束经过的地方喷烟，但实验室里严禁吸烟。

另外，即使仔细除去所有杂质，即在非常纯净的气体或液体中，由于分子的热运动，介质密度的波动导致折射率不均匀，也会出现散射现象。虽然它们的散射强度远小于丁达尔散射，但这种现象仍然很普遍。我们称光在纯物质中的散射为分子散射。

另外，即使仔细除去所有杂质，即在非常纯净的气体或液体中，由于分子的热运动，介质密度的波动导致折射率不均匀，也会出现散射现象。虽然它们的散射强度远小于丁达尔散射，但这种现象仍然很普遍。我们称光在纯物质中的散射为分子散射。

我们知道可见光的波长范围是400纳米（蓝紫色）到700纳米（红色）。红光的波长是蓝紫光的1.75倍。它的第四次幂约为9.38倍。也就是说，在可见光范围内，短波长的蓝紫光散射强度接近长波长红光散射强度的10倍。在摄影中，你需要超过三个曝光水平（三个曝光水平的八倍）。

当空气条件较好时，即空气较清洁，悬浮粉尘较少时，主要散射为瑞利散射，散射光的蓝色成分较多。这是我们期待看到的蓝天白云。但在一些城市，特别是空气污染严重的大城市，由于空气中含有大量线性较大的悬浮粉尘颗粒，因此散射光的很大一部分是由二阶散射产生的，即白色。所以天空是白色的。拍摄上述照片时，天气很好。天空是蓝色的，但地面附近仍然有太多的灰尘，远没有天空干净。

白色的阳光包含从红色到蓝色和紫色的光线。太阳光通过大气时会散射，主要是与波长有关的瑞利散射。在这种散射中，短波（蓝光）的成分被散射，而长波（红光）的成分在透射光中更多。透射光中红色成分的比例与光在大气中传播的长度有关。从下图可以看出，太阳光在早晚穿越大气层的时间比中午要长得多（一般要长6-10倍），散射的蓝光要多得多。因此，太阳在早晚看起来都是红色的。

另外，我们住在地球上看天空。我们之所以在白天和晚上看到不同的场景，也是因为大气的散射。如果没有散射，我们白天看到的天空和晚上看到的天空是一样的。星星会在黑色的背景上闪烁。唯一的区别是有一个非常明亮的太阳在黑色的背景上明亮地照耀着。这不是幻想。事实上，宇航员在太空中看到过这样的现象。就因为地球被大气层包围，宇航员从太空看到地球，看到一个美丽的“蓝色星球”。

当散射粒子的线性度很小时（主要是瑞利散射），散射光是偏振光。所以我们可以使用偏振滤镜来增强蓝天白云的效果。

请看使用偏光镜后的效果对比。上图左边是不用偏光镜的效果，右边是用偏光镜后的效果。

因为偏振滤光片滤除了一部分白光，让所有的蓝偏振散射光通过，天空更蓝，白云更暗，效果非常好。

在拍摄此类照片时，散射光通常非常重要。山上的雾实际上是悬浮在空气中的小水滴，是理想的散射源。由于液滴的尺寸远大于光波的尺寸，所以主要是二阶散射，散射光为白色。

清晨的薄雾和河面上的水蒸气所产生的散射光使这幅画像一个仙境。雾是由许多微小的水点形成的，这些水点可以产生大量的散射光。因此，雾下的景物可以明显区分前景、中景和前景，从而显示出空间的深度。此外，雾气可以掩盖杂乱无章的背景，有利于突出画面中的主体形象，提高作品的表现力。