第三章 文字通過光來傳遞信息

第三章  文字通過光來傳遞信息

 

第一節  文字是簡單的圖像

    文字就是簡單的並且賦予一定意義的線性圖形。

     墨默認為圖像應包括眼前所有的物體，在光線的作用下，投射到眼睛裏的圖形。

      圖像是什麽？百度百科是這樣說的：

    圖像是客觀對象的一種相似性的、生動性的描述或寫真，是人類社會活動中最常用的信息載體。或者說圖像是客觀對象的一種表示，它包含了被描述對象的有關信息。它是人們最主要的信息源。據統計，一個人獲取的信息大約有75%來自視覺 。

    廣義上，圖像就是所有具有視覺效果的畫麵，它包括：紙介質上的、底片或照片上的、電視、投影儀或計算機屏幕上的。圖像根據圖像記錄方式的不同可分為兩大類：模擬圖像和數字圖像。模擬圖像可以通過某種物理量（如光、電等）的強弱變化來記錄圖像亮度信息，例如模擬電視圖像；而數字圖像則是用計算機存儲的數據來記錄圖像上各點的亮度信息。

 

第二節 光的物理知識

    我們生活在一個多彩的世界裏。白天，在陽光的照耀下，各種色彩爭奇鬥豔，並隨著照射光的改變而變化無窮。但是，每當黃昏，大地上的景物，無論多麽鮮豔，都將被夜幕緩緩吞沒。在漆黑的夜晚，我們不但看不見物體的顏色，甚至連物體的外形也分辨不清。同樣，在暗室裏，我們什麽色彩也感覺不到。這些事實告訴我們：如果沒有光，我們就無法看到任何物體的顏色。光是人們感知色彩的必要條件，色來源於光。所以說：光是色的源泉，色是光的表現。我們再次學習一下中學的物理知識。

    一、光的色散 

    太陽、日光燈等發出的光，沒有特定的顏色，叫做白光。讓白光通過狹縫形成扁扁的的一條光束，射到棱鏡，受到偏折後照到屏上，我們預期可以看到一個跟狹縫寬窄相同的白色亮線，但是實際上卻出現了許多具有不同顏色的的亮線，它們互相連接，形成一條彩色亮帶，這條亮帶叫做光譜，這個現象說明了兩個問題：第一，白光實際上是由各種單色組成的複色光，第二，不同的單色光通過棱鏡時的偏折程度不同，這表明棱鏡材料對不同色光的折射率不同，也就是說，不同顏色的光在同一種介質中的傳播速度不一樣，由於實驗中紅光偏折的程度最小，紫光偏折的程度最大。所以在同種介質中，按照紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序從紅光到紫光，傳播速度一個比一個小。
　           　

圖 2-2色散現象

光色	波長λ（nm)	代表波長
紅（Red）	780～630	700
橙（Orange）	630～600	620
黃（Yellow）	600～570	580
綠（Green）	570～500	550
青（Cyan）	500～470	500
藍（Blue）	470～420	470
紫（Violet）	420～380	420

 

    光源色對物體色的影響主要表現在物體的光亮部位。不同的光源色對物體色彩變化的影響程度各不相同，大致以紅光最強﹑白光次之﹑再次為綠、藍、青、紫等。

     從顏色角度來看，所有物體可以分成兩類：一類是能向周圍空間輻射光能量的自發光體，即光源。其顏色決定於它所發出光的光譜成份；另一類是不發光體，其本身不能輻射光能量，但能不同程度地吸收、反射或透射投射其上的光能量而呈現顏色。這裏，我們主要討論不發光體顏色的形成問題。

    物體對光的選擇性吸收是物體呈色的主要原因。我們說"花是紅色的"，是因為它吸收了白色光中400～500nm的藍色光和500～600nm的綠色光，僅僅反射了600～700nm的紅色光。花本身沒有色彩，光才是色彩的源泉。如果紅色表麵用綠光來照射，那麽就呈現黑色，因為綠光波長的輻射能被全部吸收了，它不包含可反射的紅光波長。可見，物體在不同的光譜組成的光的照射下，會呈現出不同的色彩。所以，"色彩"並不是物質本身的物理性實體，隻有光波波長才是物理性現實存在，物體的固有性質隻是它對可見光譜中某些波段吸收或反射的能力。從這個意義上講，世界上一切物體本身都是無色的，隻是由於它們對光譜中不同波長的光的選擇性吸收，才決定了它的顏色。無光則無色，是光賦予了自然界豐富多彩的顏色。
　　顯然，物體顏色是受光源的光譜組成（光源光譜能量分布）所決定的，所以物體的顏色可以這樣解釋：該物體本身不發光，而是從被照射的光裏選擇性吸收了一部分光譜波長的色光，而反射（或透過）剩餘的色光，我們所看到的色彩是剩餘的色光，這就是物體的顏色。
　　物體表麵的色彩與光源的光譜成份有極大的關係。用於照明的光源色往往是極複雜的。可能是單色光，也可能是複色光。就複色光而言，其光譜成份也可能不相同。物體對入射光的吸收、反射、透射的光學特性雖然不受光源的影響，但當光源的光譜成份發生變化時，必然影響到物體的反射或透射光的光譜成份，從而使物體的表麵顏色隨著光源色的變化而變化。消色物體在彩色光源的照射下，會呈現彩色。白色物體，在紅光照射下呈現紅色；在紅光和藍光的同時照射下呈現品紅色。彩色物體在特定光源照射下，會呈現消色。例如，在白光下為綠色的物體，在暗室的紅燈照射下就幾乎成為黑色的物體了，因為綠色物體隻反射綠光，而紅燈中沒有綠光的成份，物體表麵在紅光照射下不能反射出綠色的光來，紅光又都被吸收了，因此顯出黑色，如圖2-24所示

     圖2-24 同一物體在不同光源下呈現不同顏色

    二、鏡麵反射和漫反射

    一束太陽光斜射到平麵鏡表麵，從另一側可看到耀眼的亮光：如斜射到粗糙的木板表麵，無論從哪個方向觀察都看不到耀眼的亮光。這是什麽原因？

    以平麵鏡為例，它的平滑表麵能將平行的入射光沿某一相同的方向反射出去（圖1），其反射光也是平行的，這就是鏡麵反射。精糙不平的表麵將平行入射的光向各個方向反射（圖2），這種反射叫做漫反射。發生漫反射時，由於反射光分散，光變弱了，人看物體時就不覺得很耀眼。我們從各個方向都能看到物體，也是由於這一物體表麵對光發生漫反射的緣故。

       

圖1：光在平滑鏡麵上的反射                           圖2：光在凹凸不平粗糙麵上的反射

    除了手機、電視等一些顯示屏是直接發光顯示信息外，實際生活中絕大多數彩色物體表麵，既不是理想鏡麵，也不是完全漫反射體,而是居二者之中，稱為半光澤表麵。　

     語言通過聲音傳遞信息，文字通過光傳遞信息。語言、聲音、文字、圖像都是信息。