攝影設備基本常識
基本光學原理
幾何光學的基本原理
幾何光學的含義及其範疇，是以光的直線傳播性質為基礎，研究光在透明介質中傳播的光學。幾何光學的理論基礎，就是建立在通過觀察和實驗得到的幾個基本定律。由於光的直線傳播性對於光的實際行為隻有近似的意義，所以，以它作為基礎的幾何光學，就隻能應用於有限的範圍和給出近似的結果。但這些對於了解與攝影有關的光學係統而言，已是足夠的了。
一、光線
在幾何光學中可用一條表示光傳播的方向的幾何線來代表光，並稱這條線為光線。
二、光的傳播定律
1.光的直線傳播定律：光在均勻透明的介質中，光沿直線傳播。
2.光的反射和折射定律：當光線由一均勻介質進入另一介質時，光線在兩個介質的分界麵上被分為反射光線和折射光線。這兩條光線的進行方向，可分別由反射定律和折射定律來表述。
反射定律：反射線在入射線和法線所決定的平麵上；反射線和入射線分別位於法線的兩側；反射角和入射角相等。
在反射現象裏光路是可逆的。
折射定律：折射線在入射線和法線所決定的平麵內；折射線和入射線分別位於法線的兩側
入射角i的正弦與折射角r的正弦的比，對於給定的兩種媒質來說，是一個常數，叫做第二媒質對於第一種媒質的折射率，在這裏我們用n21來表示。
前麵所講的n21是第二種媒質對於第一種媒質的折射率，叫做這兩種媒質的相對折射率，即某種媒質對於真空的折射率叫做這種媒質的絕對折射率，簡稱媒質的折射率，用n表示。
因為光在空氣中傳播的速度與光在真空中傳播的速度相差很小，所以通常用媒質對空氣的折射率代替媒質的折射率。n=1。
光在任何媒質中傳播的速度都小於在真空中的速度，所以，任何媒質的折射率都大於1。由此可以推論，光在一種媒質中傳播的速度越小，這種媒質的折射率越大。兩種媒質相比較如第一種媒質的折射率大於第二種媒質的折射率，則光在第一種媒質中的傳播速度小於光在第二種媒質中的傳播速度，相對而言第一種媒質稱為光密媒質，第二種媒質稱為光疏媒質。
當光線從光疏媒質射進光密媒質時
∴Sini＞Sinri＞r
這時，r＜i說明光線近法線折射。
當光從光密媒質射進光疏媒質時
∴i＜r
這時r＞i說明光線遠法線折射。
在折射現象裏，光路是可逆的。
光路的可逆性是幾何光學中很重要的一條規律。
三、光的反射和折射
光線射到兩種媒質的分界麵上時，入射光線一般分為兩部分，一部分返回原媒質產生反射；一部分進入第二媒質產生折射。反射光的強度隨入射角的增大而增大；折射光的強度隨入射角的增大而減小。在這部分裏我們主要以平麵鏡和球麵鏡這兩種和攝影直接相關的事物來分析光的反射現象。
1.平麵鏡成象
（1）象的概念和意義。由物體上某一點發出的光線，經過媒質界麵的反射，反射光線如能交於一點，相交之點叫做物體上這一點的實象。如反射光線是發散的，不能相交，而反射線的反方向延長線交於一點，直接觀察光線好像是從這一點發出的，這相交點就叫做物體上這一點的虛象。
一個物體是由很多個點組成的，這些點的象組成物體的象。實象可以直接用眼觀察，也可以映在屏幕上顯示出來。虛象隻能直接用眼觀察而不能映在屏幕上。
（2）平麵鏡成像。根據光的反射定律，可以得出發光點或物體在平麵鏡裏的象。
取物體的端點A發出的任意兩條光線，反射後它們的延長線交於一點，這一點就是物體端點A的象，如圖1—3所示。同樣，物體的任何一點，通過做圖都可以得出它所對應的象。平麵鏡成的是直立的虛象，物體和象分別在鏡麵的兩側，並以鏡麵為對稱，象和物大小相等，左右相反。
2.球麵鏡成象
（1）球麵鏡的概念。鏡子的反射麵是球麵的一部分時，叫做球麵鏡。
凹麵鏡：用球的內表麵做反射麵。
凸麵鏡：用球的外表麵做反射麵。
頂點：鏡麵的中心點。
曲率半徑：球麵鏡所屬球麵的半徑。
曲率中心：球麵鏡所屬球麵的中心。
主軸：通過頂點和曲率中心的直線。
近軸光線：一般使用的球麵鏡，都是它所屬球麵的很小的一部分即圖1—4中的θ角所對應的那部分球麵，而鏡前的物體又都放在主軸附近，這樣射到鏡麵上的光線叫近軸光線。
（2）球麵鏡的
焦點和焦距。凹麵鏡：平行於主軸的近軸光線，射到凹麵鏡上，反射線相交於主軸上的一點，這一點叫做凹麵鏡的焦點，用F來表示，F是實焦點。凹麵鏡有實焦點說明它有會聚光線的作用（如圖1—5）。焦點F到頂點0的距離，叫做焦距，用f表示。
一個凹麵鏡的焦距到底有多大，用直接測量的辦法所得到的結果往往誤差很大，但是，球麵鏡的曲率半徑卻是很容易得知的，用簡單的幾何方法很容易計算出一個球麵鏡的曲半徑。根據圓弧上任意三點可確定圓心的方法求出圓心所在的坐標，圓心到圓的外緣任意一點就是這個圓的半徑，而凹麵鏡的焦距等於它的曲率半徑的一半，因此很方便的就可得知凹麵鏡的焦距。
分析圖1—6，光AB平行於主軸，作B點的法線BC，根據光的反射定律∠CBD=∠ABC作反射線BD，BD交主軸於F。
∵∠FBC=∠CBA，∠BCF=∠CBA（平行線內錯角相等）
∴∠FBC=∠BCFBF=CF（等腰三角形）
又∵AB是近軸光線，BO之間相距很近
∴BF=OFOF=CF
凸麵鏡：平行於主軸的近軸光線射到凸麵鏡上，反射光線向外散開，這一現象說明凸麵鏡有發散光線的作用。反射光線的反向延長線交在主軸的一點F（如圖1—7所示）。這一點也叫焦點，是虛焦點。OF是它的焦距，用f表示。
當光從光密媒質進入光疏媒質時
Sini＜Sinrr＞i
所以光線遠離法線折射。入射角增大，折射角也隨之增大。
當入射角增加到某一值時，折射角增加到90°。入射角再增加，就沒有折射現象發生了。在這種情況下，入射光線全部反射回到原媒質。這就是全反射現象。
使全反射現象發生的入射光線的入射角叫做臨界角，用字母A表示。
SinA=Sin90·n21
SinA=n21
由此可見，臨界角是由兩種媒質決定的。
反射現象和折射現象是攝影實踐中經常會遇到和利用的情況，隻要我們對這一現象有一定的了解，就能在實踐中避免它或利用它。
四、透鏡
折射麵是兩個球麵（或一個球麵，一個平麵）的透明體，叫透鏡。
1.透鏡的種類
（1）凸透鏡。中央部分比邊緣厚的透鏡叫凸透鏡。凸透鏡能會聚光線，也叫會聚透鏡。
（2）凹透鏡。中央部分比邊緣薄的透鏡叫凹透鏡。凹透鏡能發散光線，也叫發散透鏡。
2.關於透鏡的一些基礎概念
薄透鏡如果一片透鏡的厚度，比該透鏡兩折射麵所屬球麵半徑小得很多，這片透鏡叫做薄透鏡。我們一般見到和使用的透鏡都是薄透鏡。以下所介紹的也隻限於薄透鏡。
主光軸兩個折射麵球心的連線叫做透鏡的主光軸。
光心：在主光軸上有一個特殊點叫光心，射入透鏡的光線通過光心，光進行的方向不改變，即射出透鏡的光線和射入透鏡的光線保持平行。
副光軸：通過光心的其它直線叫副光軸。
凸透鏡的焦點和焦距：跟凸透鏡主軸平行的平行光束經凸透鏡折射後會聚在主軸上的一點F，叫凸透鏡的主焦點，主焦點到光心的距離叫焦距，用f表示。平行光可以從凸透鏡的兩方入射，所以在它的兩方各有一個主焦點F1和F2，因此有相對應的兩個焦距f1和f2。隻要透鏡兩邊是相同的媒質，f1=f2=f（如圖1—8）。
跟主軸成一定角度與某一副軸平行的平行光束，經凸透鏡折射後會聚在副軸上的一點，叫副焦點。很明顯副焦點有很多。對於近軸光線，副焦點都在通過主焦點與主軸垂直的平麵內，這個平麵叫做焦平麵（如圖1—8）。每個凸透鏡都有兩個焦平麵。
凹透鏡的焦點和焦距：凹透鏡和凸透鏡相似，也有主焦點、副焦點和焦平麵。所不同的是凹透鏡發散光線，平行光束經過它的折射散開的光線不能交於一點，而在光線的反向延長線上交於一點F，這一點也叫焦點，是虛焦點，從焦點到光心的距離叫焦距f（如圖1—9）。一般為區別焦點的實虛，凸透鏡的焦距取正值，凹透鏡的焦距取負值。
3.透鏡成象規律（1）凸透鏡成象。凸透鏡成象可運用幾條特殊光線來描述：
經過光心的光線不改變方向；平行於主軸的近軸光線折射後通過焦點。
通過焦點的光線折射後平行於主軸。
求一發光點S的象S’。
求一物體AB的象A’B’。
u和f是正值，如果v是正值，象就是實象，v是負值，象就是虛象。
凸透鏡成象公式是利用相似三角形對應邊成比例的關係得出的。同理也可得出放大率公式。
放大率公式：
結合上圖可知式中：
U=OB叫物距，
V=OB’叫象距，
f=OF是焦距。
當K＞1時，說明象比物長；
當K＜1時，說明象比物短。
（2）凹透鏡成象。凹透鏡成象可用以下幾條特殊光線來描述：
經過光心的光線不改變方向。
平行於主軸的近軸光線折射後，它的反方向延長線交於虛焦點。
通過虛焦點的光線折射後平行於主軸。
凹透鏡成象作圖法如圖1—13、1—14。
（因透鏡有兩個焦點，作圖時必須注意什麼情況要用哪一側的焦點，所以凹透鏡應特別注意）
求一發光點S的象S’；
求一物體AB的象A’B’。
凹透鏡成象公式：
式中u是正值，v和f是負值放大率公式：
凸透鏡的成象公式和凹透鏡的成象公式以及放大率公式是完全相同的。因此，這兩個公式隻要在不同的情況下u、v、f取不同的符號即能適應兩種透鏡各種情況。
一般將實物放在鏡前，因此u取正值。
f的正負，決定於焦點的實虛。
凸透鏡：f＞0；
凹透鏡：f＜0。
V的正負，決定象的實虛。
V＞0：成實象。
V＜0；成虛象。
（3）透鏡象的各種情況
凸透鏡：凸透鏡的成象情況可用表1—1說明：
表1-1
在第5種情況中，u=f，v=∞，可以說在無限遠成象。u=f是凸透鏡成實象和成虛象的分界點。
凹透鏡：實物放在凹透鏡前無論什麼地方都成正立縮小的虛象。
攝影鏡頭的光學特性
攝影鏡頭是與照相機機身有機結合的一個部件。它能在某一瞬間，把從一定方向上看到的在空間不斷變化的物體外形，用其特有的方式記錄在膠片上。它一般是由多片正透鏡和負透鏡與相應的金屬零件組合而成的。它的作用是把被拍攝的目標成象在感光膠片上，構成清晰的實象。它的主要光學特性可由三個主要參數來表示，即攝影鏡頭的焦距、相對孔徑和視場角。
一、焦距
對於一個鏡頭，不論是單片結構還是多片結構，必定存在一些由其結構決定的特殊點，其中有一對共軛點，叫前主點（物方主點）和後主點（象方主點）。主點的性質是：如果物體在前主點上，則其象必定在後主點上，其方向和大小都不變；通過前主點的光線，射出時必定通過後主點，而且光線方向不變（如圖1—16所示）。鏡頭能把物體空間的點變換成象空間的點，若以主點為基點，其變換關係可由下式表達：
式中u是光軸上前主點到物點的距離；
V是光軸上後主點到象點的距離。
根據光學理論對主點到物點、象點的方向所做的符號規定，與光線行進方向相同者為正。
上式中的f，是鏡頭的標定常數，稱為焦距。物點在無限遠時，則s’=f。焦距是光軸上無限遠物點所成的象點（是特殊點之一，稱之為焦點）和後主點之間的距離。
鏡頭的焦距長短決定被攝物體在膠片上成象的大小，它相當於物與象間之比的比例尺，當對同一距離的同一目標進行拍攝時，焦距長的鏡頭在相同膠片上所成的象要比焦距短的鏡頭所成的象大。另外，根據用途的不同，攝影鏡頭的焦距從幾毫米到幾米分為許多種，按鏡頭的焦距與膠片畫幅對角線長度的比值，攝影鏡頭又可分為標準鏡頭、廣角鏡頭（包括魚眼）和長焦鏡頭（又稱望遠鏡頭）三類。一般的劃分標準是鏡頭的焦距近似於膠片畫幅對角線長短的，定為該種畫幅相機的標準鏡頭。比標準鏡頭的焦距短的稱為廣角鏡頭，比標準鏡頭焦距長的稱為長焦距鏡頭。
焦距是由鏡頭的結構所決定的一個常量，一旦透鏡組的相互位置關係發生變化，焦距也必定隨之改變。變焦鏡頭就是根據這一原理而設計的。另外，對近距離被攝物體調焦時，如果采用整組調焦式，鏡頭的焦距是不變的，但對於內焦式和後焦式鏡頭來說，由於對應於拍攝距離的隻有後部的負透鏡組向象方移動，所以發生了焦距的改變。
設透鏡組的焦距分別為f1和f2，兩透鏡組的焦點間距為s，則鏡頭的合成焦距f可用下式來表示
在後焦式鏡頭中，由於f2＜0，隨著主點間隔s的增大，則合成焦距f的值就相應的變小。因此，攝影鏡頭上標出的焦距值，不一定是一個精確值，若注明50mm的鏡頭，因有一定的公差允許範圍，其焦距可在其允許範圍或大或小都是正常的。一般的情況是廣角係列的鏡頭，其焦距值要比鏡頭上標出的焦距值長，而長焦鏡頭的實際焦距要比標出值短。
二、相對孔徑
攝影鏡頭的入射光瞳D與焦距f之比，叫做攝影鏡頭的相對孔徑。它是決定該鏡頭透光能力和鑒別力的重要因素之一。一般以其倒數形式
例如：一個攝影鏡頭的焦距標稱值為200mm，最大光圈數的標稱值為F=2.8，則表明該鏡頭的焦距為最大光瞳直徑的2.8倍即最大光瞳直徑為
攝影鏡頭是通過調整光闌來控製通光量的，一般我們經常講的調整光圈實際上就是在調整鏡頭內的光闌，在這裏我們還是按習慣稱之為光圈。這個光圈是鏡頭中控製通光量的一種裝置。它的主要作用有以下幾點：
1.調節光線，控製光通量；
2.收小光圈能減少鏡頭的殘餘象差；
3.收小光圈能增長景深範圍以及使入射的光線均勻，避免反映在底片上四角發暗的現象；
4.利用大光圈可減小景深範圍以達到虛化焦點以外的形象，達到突出主題的作用。
攝影鏡頭光圈數的係列是1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32、45、64。以上這些基本上也是通用的相對孔徑F數的標準
方成正比，所以F數每變化一檔，就相當於底片上的照度變化一倍。而我們經常遇到的像，F=3.5、F=1.8等非係列數的光圈值，它們都是鏡頭生產廠家在考慮到生產成本，製作工藝等因素後給出的該鏡頭的最大孔徑值。而其餘的各檔光閣采用上述係列值。這個最大孔徑值是指攝影鏡頭前的光束直徑與焦距的比值，也稱有效孔徑。這裏需要說明的是無論相對孔徑還是效孔徑都不是光闌的實際孔徑，而是實際孔徑與鏡頭焦距的比值。如前例所述，用某一鏡頭的焦距數除以光圈係數就可得出實際孔徑。
三、視場與視場角
被攝景物在通過鏡頭成象後在焦平麵上所形成的可見影像所包括的麵積就是該鏡頭的視場，無論什麼樣的鏡頭其視場的影像中心清晰度高，比較明亮，而視場的邊緣與同一鏡頭的視場中心相比較，無論清晰度還是亮度就差許多，視場邊緣與鏡頭後節點所形成的夾角，叫做視場角。在實際應用中，攝影鏡頭的視場角受底片大小的製約，底片畫幅的對角線所對應的視場角我們一般用2θ來表示；底片畫幅的對角線的長度用L表示；f表示鏡頭的焦距，當我們要求某種尺寸的底片畫幅所對應的視場角時可用下式計算：
若底片畫幅尺寸一定，由上式可知，視場角2θ的大小反比於鏡頭的焦距，當焦距越大時視場角反而越小，當鏡頭焦距越小時，視場角反而越大。
照相鏡頭中的廣角鏡頭、標準鏡頭和望遠鏡頭的分界一般也是按視場角的大小來區別的。
標準鏡頭，視場角約為40°～60°；
廣角鏡頭，視場角約為60°～80°；
超廣角鏡頭，視場角約為90°以上；
望遠鏡頭，視場角約為10°～30°；
超望遠鏡頭，視場角約為10°以下。
因此，視場角的大小實際上是由攝影鏡頭固有的焦距所決定的。這裏所講視角的概念是指鏡頭的全視角（如圖1—17所示）。
圖中：ABCD為底片AC=L
θ為半視場角2θ為視場角
需要注意的是：圖中所示實際上是一個理想化的視場和視角的說明圖，而實際中底片經過感光所形成的影像所包圍的麵積，它已截去了視場中並不清晰明亮的部分而隻取中間清晰明亮的部分，嚴格的來講這部分應稱之為象場。象場的最長對角線與鏡頭後節點所形成的夾角稱為象場角。象場角比視場角的角度要小。一般攝影鏡頭所給定的視場角實際上是象場角。
不同焦距的攝影鏡頭有著與焦距相關的視場角，同焦距的攝影鏡頭有不同的有效口徑。我們不能單純的認為大口徑鏡頭比小口徑鏡頭好或者壞。而是要根據拍攝對象和表現效果去正確的選擇。在實際中，每種不同焦距和最大孔徑的鏡頭都有其臨界口徑即最佳孔徑，當光圈大於臨界孔徑時，就要以犧牲清晰度和景深為代價；當光圈小於臨界孔徑時，由於存在光的衍射現象，這時通過細小光圈的光線不是沿直線前進而是有繞過障礙物而傳播的現象存在，這時構成影像的光斑不再是點而是細小的繞射圈，這時影像的周圍會出現暗交錯的環影，同樣也會產生不良的影響。但在實際拍攝中我們可根據不同對象來正確的選擇，這樣才能化弊為利，利用它的特殊性來達到自己所要表現的目的。例如利用大孔徑長焦距的鏡頭虛化前後景以突出主體或利用小光圈拍攝夜景用以表現光芒四射的星光等。
色度學原理
色度學確切的講它是研究人眼對顏色感覺規律的一門科學。
每個人的視覺並不是完全一樣的。在正常視覺的群體中間，也有一定的差別。目前在色度學上為國際所引用的數據，是由在許多正常視黨人群中觀測得來的數據而得出的平均結果。就技術應用理論上來說，已具備足夠的代表性和可靠的準確性。
一、顏色的確切含意
在日常生活中，人們習慣把顏色歸屬於某一物體的本身，把它作為某一物體所具有的屬於自身的基本性質。比如人們所常講的那是一塊紅布，那是一張白紙等等。但在實際上，人們在眼中所看到的顏色，除了物體本身的光譜反射特性之外，主要和照明條件所造成的現象有關。如果一個物體對於不同波長的可視光波具有相同的反射特性，我們則稱這個物體是白色的。而這物體是白色的結論是在全部可見光同時照射下得出的。同樣是這個物體，如果隻用單色光照射，那這個物體的顏色就不再是白色的了。同樣的道理，一塊紅布如果是我們在白天日光下得出的結論，那同樣是這塊布在紅光的照射下，在人們眼中反映出的顏色就不再是紅色的而是白色的。
這些現象說明，在人們眼中所反映出的顏色，不單取決於物體本身的特性，而且還與照明光源的光譜成分有著直接的關係。所以說在人們眼中反映出的顏色是物體本身的自然屬性與照明條件的綜合效果。我們用色度學來評價的結論就是這種綜合效果。
二、色彩三要素
任何色彩的顯示，實際上都是色光刺激人們的視覺神經而產生感覺，我們把這種感覺稱之為色覺。
色別、明度和飽合度是色彩的三個特征，也是色覺的三個屬性，通常將色別、色彩明度和色飽合度稱為“色彩三要素”。
1.色別
色彩所具有的最顯著特征就是色別，也稱色相。它是指各種顏色之間的差別。從表麵現象來講，例如一束平行的白光透過一個三棱鏡時，這束白光因折射而被分散成一條彩色的光帶，形成這條光帶的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等顏色，就是不同的色別。從物理光學的角度上來講，各種色別是由射入人眼中光線的光譜成分所決定的，色別即色相的形成取決於該光譜成分的波長。
我們所講的光是電磁波譜中的一小部分，波長範圍大約為400～700毫微米，在這個範圍內各種波長的光呈現出各種不同的色彩。在自然界中所呈現出的各種色彩大都是由不同波長和強度的光波混合在一起而顯示出來的，有的則是某個單一波長的固有特性色彩。
總之，色別就是指不同顏色之間質的差別，它們是可見光譜中不同波長的電磁波在視覺上的特有標誌。
2.明度
明度是指色彩的明暗程度。每一種顏色在不同強弱的照明光線下都會產生明暗差別，我們知道，物體的各種顏色，必須在光線的照射下，才能顯示出來。這是因為物體所呈現的顏色，取決於物體表麵對光線中各種色光的吸收和反射性能。前麵提到的紅布之所以呈現紅色，是由於它隻反射紅光，吸收了紅光之外的其餘色光。白色的紙之所以呈現白光，是由於它將照射在它表麵上的光的全部成分完全反射出來。如果物體表麵將光線中各色光等量的吸收或全部吸收，物體的表現將呈現出灰色或黑色。同一物體由於照射在它表麵的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就產生了同一顏色的物體在不同能量光線的照射下呈現出明暗的差別。
白顏料屬於高反射率物質，無什麼顏色摻入白顏料，可以提高自身的明度。黑顏料屬於反射率極低的物質，因此在各種顏色的同一顏色中（黑除外）摻黑越多明度越低。
在攝影中，正確處理色彩的明度很重要，如果隻有色別而沒有明度的變化，就沒有縱深感和節奏感，也就是我們常說的沒層次。
3.飽和度
飽和度是指構成顏色的純度，它表示顏色中所含彩色成分的比例。彩色比例越大，該色彩的飽和度越高，反之則飽和度越低。從實質上講，飽和度的程度就是顏色與相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，顏色越不飽和。色彩飽和度與被攝物體的表麵結構和光線照射情況有著直接的關係。同一顏色的物體，表麵光滑的物體比表麵粗糙的物體飽和度大；強光下比陰暗的光線下飽和度高。
不同的色別在視覺上也有不同的飽和度，紅色的飽和度最高，綠色的飽和度最低，其餘的顏色飽和度適中。在照片中，高飽和度的色彩能使人產生強烈、豔麗親切的感覺；飽和度低的色彩則易使人感到淡雅中包含著豐富。
三、三原色和三補色之間的關係
自然界中各種物體所表現出的不同色彩，都是由藍色、綠色和紅色光線按適當比例混合起來即作用不同的吸收或反射而呈現在人們眼中的。所以，藍色、綠色和紅色就是組成各種色彩的基本成分。因此我們把這三個感色單元稱為三原色。
三原色的光譜波長如下：
435.8Nm波長約400～500毫微米的範圍屬藍光範圍；
546.1Nm波長約500～600毫微米的範圍屬綠光範圍；
700Nm波長約600～700毫微米的範圍屬紅光範圍。
這三個原色的光波在可見光光譜中各占三分之一。三個原色中的一個與另外兩個原色或其中一個原色等量相加，就可得到其它的色彩，其規律可用下式表示：
由此可見，三原色的構成和疊加可以概括為以下四點：
1.自然界的色彩是由三原色為基本色構成的，三原色按不同的比例相混合可以合成出自然界中的任何顏色。
2.藍、綠、紅這三種原色是互相獨立的，它們中的任何一種顏都不能用另外兩種顏色混合得到。
3.三種原色的混合比例決定色別。
4.混合色光的亮度等於各原色光的亮度和。
根據上述色光疊加的規律，我們分別將（1）（2）（3）式代入到（4）式中。可得
由R+G=Y
得R=Y-G（5）
（5）代入（4）得
Y-G+G+B=W
Y+B=W黃光+藍光=白光
由R+B=M
得R=M-B（6）
（6）代入（4）得
M-B+G=B=W
M+G=W品紅光+綠光=白光
由G+B=C得
G=C-B（7）
（7）代入（4）得
R+C-B+B=W
R+C=W紅光+青光=白光
兩種色光相加後如果得到白光，則該兩色光互為補色。與藍光、綠光和紅光互為補色的三色光分別為黃色、品紅光和青光。我們通常稱這三色光為“三補色”。這三個補色，在可見光譜中，各約占三分之二。
亮度與照度
攝影離不開光線，光的本質實際上就是以光源發射出的能被人眼看到的輻射能。攝影鏡頭實際上是一個收集光能並把景物清晰的成象在感光膠片上的工具。而真正需要在光能量的作用下發生化學變化的是感光膠片，照相機隻不過是一台控製光通量的閥門。怎樣才能控製好這台起閥門作用的機器，使得感光膠片上所得到的光能恰到好處的使感光乳劑發生變化呢？光講要正確的曝光，這個概念實際上是很模糊的。要科學的解答這個問題，就應從光的本質和表示光能強度等方麵有一個了解。
通過對色度學原理的介紹，我們知道光的本質是在整個電磁頻譜中的一小部分，波長範圍約為400～700毫微米。我們知道電磁波是同熱能、電能一樣也是能量的一種表現形式，所以，光具有光能也是不容置疑的了。有一個小實驗可以證明光是具有能量的。將一片矽光電池的兩極接上一隻電流表，當沒有光照在矽光電池上時，電流表指針指示為零；當把一束光照在矽光電池上時，電流表的指針偏移。根據實驗和能量守恒規律可以說明，當電流表的指針發生偏移時，說明有電流通過電流表，這個電流從哪裏來，無疑是從光電轉化元件矽光電池中來，矽光電池中的電流從何產生，那就是光能使矽電池內部的電子發生了流動。所以說光也是能量的一種表現方式。
光既是一種能量的表現形式，就必然有度量它強弱的標準，這個標準就是我們所要講的亮度和照度以及它們之間的關係。
一、亮度與照度的概念
在講亮度與照度前，我們先引進幾個相關的物理量。
1.光通量：光通量是在單位時間內通過的輻射能量，用符號Ω表示。在光度學中它是按強弱來度量的一種輻射能，以“流明”為單位。
2.立體角：立體角是球麵上任一麵積相對球心所張的角度，用符號Ω表示。
S：球麵上任一球麵積
R：球的半徑
單位：立弧（立體弧度）
3.發光強度：發光強度是光源發出的光能量在觀察方向上的強弱程度，用單位立體角範圍內發出的光通量來度量，用符號I表示。
發光強度的單位稱為“燭光”。
下麵我們就介紹一下什麼叫亮度，什麼叫照度以及它們之間的關係（如圖1—18）。
亮度是發光物體表麵或被照射物體的反光表麵，在人眼觀察方向所看到的亮暗程度。用符號B表示。
在這裏S表示發光表麵的麵積，α代表觀察方向與發光表麵垂線的夾角。
麵積上接收到的光通量來度量。用符號E表示。
S：表示被照明麵積的大小照度的單位稱為“勒克斯”（流明/米2）LX。
二、常見物體照度和亮度表
三、常見的光源亮度表
照相機及鏡頭的基本構造和分類
照相機
照相機從字麵理解就是照相用的機器，最初的照相機是從畫畫兒用的暗箱脫胎而來的。隨著科學技術的發展，照相機從最初始階段的木製暗箱加鏡頭發展到充分利用現代高科技、型式多樣、效能各異、精密複雜的攝影工具。一架複雜的照相機可以用一個很簡單的示意圖來表示，它包括機身和鏡頭。機身又包括快門，取景器，測光係統等，在使用時裝上感光膠片，即可進行拍攝了。
照相機在工作時，通過鏡頭把被攝景物成象在膠片位置上，通過調整焦距，設定光圈快門速度等工作後釋放快門，感光膠片即被曝光而形成潛影，由此完成了一次拍攝工作。照相機的工作過程實質上就是通過光圈和曝光時間的控製將鏡頭所成的象記錄在感光材料上的過程。
我們以尼康F4s相機為例，可以看出照相機的基本的組成部分和現代相機所具有的一些特殊性能。
機身主體：機身主體由鋁合金製造，它的堅固程度每平方毫米可經受30多公斤的衝擊力。它的主要作用是支撐相機其它各個部分，一架完整相機的鏡頭包括取景器、後蓋、快門、馬達及內部機械部分和電氣部分，全部安裝在主體之上。
鏡頭：攝影鏡頭是由光學係統和機械裝置等部分組成。它們主要作用在於把被攝景物發出的光線通過鏡頭本身在相機內的焦平麵處結成該景物的清晰影像，使處於此處的感光膠片感光。
取景器：取景器是供攝影者觀察被攝景物和確定景物將來在膠片上形成影像的範圍和構圖情況的裝置，它是由光學係統等組成。取景器一般分為同軸取景器和旁軸取景器兩大類（尼康F4s所用的取景器為旁軸取景器）。
快門釋放鈕：用於控製曝光時機的按鈕，當按下它時，照相機內的感光膠片按事先設定好的時間進行曝光。
輸片馬達：它的作用是把已經曝光的膠片前卷，使下一張未曝光的膠片處於等待曝光狀態。全卷照完後逆轉可將膠片回收到暗盒中。
計數器：計數器是用來統計已拍攝膠片的張數。每按動一次快門它就自動累加一次。