¿Qué pienso de la fotografía?
La luz del sol que brilla directamente sobre el fotógrafo es bloqueada por las nubes, pero aún podemos ver la "luz" emitida por el entorno. De hecho, lo que vemos es luz dispersada producida por la luz circundante. Esta luz dispersa crea un hermoso efecto visual "radiante".
El fotógrafo utilizó hábilmente hojas para bloquear una parte considerable de la luz solar que llega a la cámara, y la luz solar circundante crea una atmósfera especial a través de su dispersión. ¿El autor expresó intencionalmente la concepción artística del brillo de la luz de Buda? El humo de las velas de incienso en el templo proporciona la mejor fuente de dispersión, haciendo que la luz dispersa se destaque en la pintura.
Ten en cuenta que el humo del incienso aparece de color azul claro en la pantalla. Esto se debe a que la linealidad de las partículas de carbono que forman el humo es muy pequeña y la luz dispersada generada por el humo cumple las condiciones de dispersión de Rayleigh, por lo que el componente de luz azul en la luz dispersada es mucho más fuerte que el componente de luz roja. Se dice que lo que normalmente llamamos "humo" es causado por la dispersión de Rayleigh.
La razón por la que estas fotografías tienen una fuerte "atmósfera" es que hacen uso inteligente del fenómeno de dispersión de la luz, es decir, "luz dispersada". Entonces, ¿qué es la luz difusa y cómo se produce?
La dispersión es un fenómeno óptico omnipresente. Cuando la luz pasa a través de varios medios turbios, parte de la luz cambiará su dirección de propagación original y divergirá en todas las direcciones, y el haz de luz que se propaga en la dirección original incidente o refractada se debilitará. Se puede ver claramente la luz dispersada por estos medios incluso cuando no se mira en la dirección del haz incidente. Este fenómeno es la dispersión de la luz.
En la definición de óptica, la dispersión se refiere al fenómeno en el que el haz de luz se desvía de la dirección de propagación original y se propaga debido al efecto de partículas diminutas (estructuras heterogéneas) o moléculas en el medio sobre la luz.
La imagen de arriba es una fotografía de la depuración del rendimiento del láser en la Plaza de Tiananmen, Beijing. La razón por la que se puede ver el rayo láser atravesando el cielo nocturno y disparándose hacia el cielo es porque el rayo láser se dispersa mientras se dispara hacia el cielo. Inicialmente, los láseres se disparan hacia el cielo. Sin dispersión, no podríamos ver el rayo de luz en el suelo.
Eche un vistazo más de cerca a las condiciones de funcionamiento de nuestro tubo láser de alta potencia:
La prueba utilizó un láser de helio-neón de alta potencia de un metro de largo. Cabe decir que la intensidad del láser es muy fuerte, pero debido a que el laboratorio es un ambiente limpio y la luz dispersada es muy débil, no podemos ver el rayo láser emitido en absoluto. Para ver el rayo láser, hay que soplar humo a su paso, pero está estrictamente prohibido fumar en el laboratorio.
El ejemplo anterior muestra que la dispersión sólo puede ocurrir cuando hay una fuente de dispersión: un medio turbio.
Eche un vistazo más de cerca a las condiciones de funcionamiento de nuestro tubo láser de alta potencia:
La prueba utilizó un láser de helio-neón de alta potencia de un metro de largo. Cabe decir que la intensidad del láser es muy fuerte, pero debido a que el laboratorio es un ambiente limpio y la luz dispersada es muy débil, no podemos ver el rayo láser emitido en absoluto. Para ver el rayo láser, hay que soplar humo a su paso, pero está estrictamente prohibido fumar en el laboratorio.
El ejemplo anterior muestra que la dispersión sólo puede ocurrir cuando hay una fuente de dispersión: un medio turbio.
Además, incluso si se eliminan cuidadosamente todas las impurezas, es decir, en un gas o líquido muy puro, el índice de refracción no es uniforme y se produce dispersión debido a las fluctuaciones en la densidad del medio causadas por el movimiento térmico de las moléculas. Aunque su intensidad de dispersión es mucho menor que la dispersión de Tyndall, este fenómeno sigue prevaleciendo. A la dispersión de la luz en esta sustancia pura la llamamos dispersión molecular.
Los experimentos muestran que las reglas de dispersión de la materia extraña diminuta (su linealidad es mucho menor que la longitud de onda de la luz incidente) y la dispersión molecular son diferentes de las de la materia extraña de partículas grandes (dispersión de Tyndall), y su La intensidad de la dispersión está relacionada con la longitud de onda de la luz incidente, es decir, la intensidad de la dispersión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda de la onda de luz, que es la ley de la dispersión de Rayleigh. Esta dispersión también se llama dispersión de Rayleigh. En la dispersión de Rayleigh, debido a que la luz azul tiene una longitud de onda más corta, su intensidad de dispersión es más fuerte que la luz roja con una longitud de onda más larga, por lo que la luz dispersada contiene más luz azul.
Además, incluso si se eliminan cuidadosamente todas las impurezas, es decir, en un gas o líquido muy puro, el índice de refracción no es uniforme y se produce dispersión debido a las fluctuaciones en la densidad del medio causadas por el movimiento térmico de las moléculas. Aunque su intensidad de dispersión es mucho menor que la dispersión de Tyndall, este fenómeno sigue prevaleciendo. A la dispersión de la luz en esta sustancia pura la llamamos dispersión molecular.
La dispersión de Tyndall y la dispersión de Rayleigh tienen leyes diferentes, que es la razón fundamental por la que podemos ver el cielo azul y las nubes blancas.
Sabemos que el rango de longitud de onda de la luz visible es de 400 nanómetros (azul-violeta) a 700 nanómetros (rojo). La longitud de onda del extremo rojo es 1,75 veces la longitud de onda de la luz azul violeta. Su cuarta potencia es aproximadamente 9,38 veces. Es decir, en el rango de luz visible, la intensidad de dispersión de la luz azul-violeta de longitud de onda corta es casi diez veces mayor que la de la luz roja de longitud de onda larga. Para fotografía, la exposición debe ser de más de tres paradas (la exposición de la tercera parada es 8 veces).
Cuando las condiciones del aire son buenas, es decir, cuando el aire está relativamente limpio y hay menos polvo en suspensión, la dispersión principal es la dispersión de Rayleigh, y hay más componente azul en la luz dispersada. Este es el cielo azul y las nubes blancas que esperamos ver. En algunas ciudades, especialmente en las ciudades grandes con una contaminación atmosférica grave, debido a que el aire está lleno de partículas de polvo suspendidas con gran linealidad, una gran parte de la luz dispersada en este momento es generada por la dispersión Tyndall y es blanca. Por tanto, el cielo es blanco. El clima era muy bueno cuando se tomó la fotografía de arriba y el cielo estaba muy azul, pero todavía había demasiado polvo cerca del suelo y estaba lejos de ser tan claro como en lo alto del cielo.
La luz blanca contiene una variedad de luz que va del rojo al azul y al violeta.
La luz del sol se dispersa cuando atraviesa la atmósfera, principalmente dispersión de Rayleigh relacionada con la longitud de onda de la luz. Bajo la acción de esta dispersión, el componente de longitud de onda más corta (luz azul) de la luz transmitida se dispersa y el componente de longitud de onda más larga (luz roja) es más abundante. La proporción de luz roja en la luz transmitida está relacionada con la distancia que recorre la luz en la atmósfera. Como puede verse en la figura siguiente, la luz solar viaja mucho más tiempo a través de la atmósfera por la mañana y por la noche que al mediodía (generalmente entre 6 y 10 veces más), y dispersa mucha más luz azul. Por lo tanto, el sol se ve rojizo por la mañana y por la tarde.
Además, cuando vivimos en la Tierra y miramos al cielo, la razón por la que vemos diferentes escenas durante el día y la noche también se debe a la dispersión atmosférica. Sin dispersión, el cielo que veríamos durante el día sería el mismo que durante la noche, con estrellas titilando sobre un fondo negro. La única diferencia es que hay un sol muy brillante brillando intensamente sobre el fondo negro. Esto no es una fantasía. De hecho, los astronautas han visto este fenómeno desde el espacio. Y debido a que la Tierra está rodeada por la atmósfera, los astronautas miran la Tierra desde el espacio y ven un hermoso "planeta azul".
Cuando la linealidad de las partículas en dispersión es pequeña (principalmente dispersión de Rayleigh), la luz dispersada es luz polarizada. Por lo tanto, puede utilizar filtros polarizadores para mejorar el efecto del cielo azul y las nubes blancas al disparar.
Consulta la comparación de los efectos después de usar el polarizador. El lado izquierdo de la imagen de arriba muestra el efecto sin usar polarizador y el lado derecho muestra el efecto después de usar polarizador.
Debido a que el filtro polarizador filtra parte de la luz blanca y deja pasar toda la luz azul polarizada dispersada, el cielo es más azul y las nubes blancas son más oscuras, produciendo un muy buen efecto.
Esta es una foto de un edificio famoso en Shanghai. El techo del edificio es como una flor de loto. Cada noche, varias luces brillantes en el tejado perforan el cielo nocturno, que también es un escenario en el Bund. Podemos ver estos rayos y eso es lo que hace la dispersión. Si el aire sobre una ciudad no está limpio y hay más polvo en suspensión, la dispersión será más fuerte y el haz aparecerá más brillante. De lo contrario, el haz parecerá débil. Si básicamente no pudiéramos ver estos rayos por la noche, tal vez nuestras ciudades también tendrían cielos azules durante el día.
La luz dispersa suele ser muy importante a la hora de realizar este tipo de fotografías. La niebla en las montañas son en realidad pequeñas gotas de agua suspendidas en el aire, que son fuentes ideales de dispersión. Debido a que el tamaño de la gota es mucho mayor que la longitud de onda de la onda de luz, la dispersión Tyndall es dominante y la luz dispersada es blanca.
La niebla de la mañana y la luz dispersa producida por el vapor de agua en el río hacen que la imagen parezca una escena de cuento de hadas. La niebla se forma a partir de muchos pequeños puntos de agua, que pueden producir grandes cantidades de luz dispersa. Por lo tanto, el paisaje bajo la niebla puede distinguir claramente el primer plano, el medio y la vista lejana, mostrando así la profundidad del espacio. Además, la niebla también puede tapar el fondo caótico, lo que resulta útil para resaltar la imagen principal de la imagen y mejorar la expresividad de la obra.