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立体电影中的光学原理

2018-07-20 08:49  来源: 新华网

很多人都看过立体电影,但你知道它的原理吗?太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同,这种光是“自然光” 。

自然光通过偏振片P(叫做起偏振器)后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说,通过偏振片P(图甲)的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动。这种光叫做偏振光。

当偏振光通过偏振片P,再通过偏振片Q(叫做检偏振器)时,如果两个偏振片的透振方向平行,那么,通过P的偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向一致,则可以透过偏振片Q(图乙);如果两个偏振片的透振方向垂直,那么,偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向垂直,则不能透过偏振片Q(图丙)。

光的偏振现象并不罕见。除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光,入射角θ变化时偏振的程度也发生变化。

在观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,该眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。如果不配戴眼镜,看到的银幕图像就会模糊不清,这是为什么呢?

人眼对于周围的物体之所以会产生立体的感觉,是由于“双目效应”。人的两只眼睛同时观察物体,不但能扩大视野,而且能够判断物体的远近,产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察一个物体时,物体发出的光在眼睛的视网膜上分别形成两个像,这两个像并不完全相同,左眼看到物体的左侧面较多,右眼看到物体的右侧面较多,这两个像产生的视觉信息通过视神经分别传递到脑的视觉中心(“视丘”),使我们能够区分物体的前后、远近,产生立体图像的感觉。

拍摄立体电影时,使镜头如人的眼睛一样,从两个不同方向同步拍摄景物的像,制成电影胶片。放映时,通过两台放映机同步放映两组胶片,使略有差别的两幅图像重叠在银幕上。如果眼睛直接观看,则看到的画面会出现“重影”。实际上,每架放映机前需要安装一块偏振片,两架放映机投射出的光通过偏振片后形成偏振光。左右两架放映机前的偏振片的透振方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。并且,两束偏振光投射到银幕上再反射到观众的方向,偏振方向不变。观看立体电影时,观众利用偏振光眼镜观看,其左眼只能看到银幕上的“左视”画面;右眼只能看到银幕上的“右视”画面。这个过程和眼睛直接观看物体的效果一样,因此,银幕上的画面就产生了立体感。

实际拍摄立体电影时只需要一台摄影机,使它通过两个窗口(相当于人的双眼)交替拍摄,两套图像交替印在同一条电影胶片上。同样,放映时也只需要一台放映机,将两套图像交替地映在银幕上。

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作者: 黄善营   [责任编辑: 李浩]

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