波的衍射現象動畫演示（星芒與光衍射現象及原理-鏡頭與星星形狀）

2023-09-15 13:29:17 3

各種各樣的光學現象都有可能在相機的光學系統中發生，就是不讓你拍好。比如在拍攝明亮物體時，會有各種藍色、紫色的炫光，又或是由於光的波長不一樣導致其在玻璃中的折射率不同而導致的紫邊、紅邊、藍邊。而給星星打上星芒烙印的，則是因為光的衍射現象。

光的衍射性

光的衍射是什麼意思？由於光具有波粒二象性，光即是一種波，也是一種粒子，所以光就可以繞過物體或者物體邊緣，被後面的觀察者觀察到。這就是光的衍射。

當一束雷射通過狹小的縫隙或者光柵時，所產生的衍射就長這個樣子

當我們使用相機來拍攝時，如果在鏡頭和晶片之間存在障礙的話，成像圖片上就會產生一條與之垂直的、中間亮兩邊暗的細小光線。

當我們使用相機來拍攝時，如果在鏡頭和晶片之間存在障礙的話，成像圖片上就會產生一條與之垂直的、中間亮兩邊暗的細小光線。

典型的就是我們的反射式望遠鏡

反射望遠鏡的星芒產生原因

於是乎，一樁由於哈勃望遠鏡的結構設計製造的懸案就此結案。哈勃望遠鏡採用卡塞格林式反射系統，由兩個雙曲面反射鏡組成，一個是口徑2.4米的主鏡、另一個是裝在主鏡前約4.5米處的副鏡，口徑0.3米。投射到主鏡上的光線首先反射到副鏡上，然後再由副鏡射向主鏡的中心孔，穿過中心孔到達主鏡的焦面上形成高質量的圖像。

而副鏡又不可能懸空在那裡，所以必然需要一個穩定的結構來支撐。而恰恰是這四根支撐杆，讓我們以為所有的星星真的有星芒。

相機產生星芒的原因

雖然相機不需要鏡片支撐，但是相機有光圈，幫助相機調整進光量，從而獲得高亮度的照片或者大景深。目前市面上的光圈結構都大同小異，但是有一點共性是不會變的：越小的光圈越是多邊形，越大的光圈越是趨近於圓形。

而這樣的結構就如同反射式望遠鏡的支撐結構一樣。各種光圈結構不一樣，拍出來的星芒也是奇奇怪怪什麼樣都有。一般來說，偶數片光圈頁片的鏡頭拍出來的星芒和光圈頁片數相同，而奇數頁片的鏡頭拍出來的星芒數則是光圈頁片的兩倍。

不同結構的光圈，對於星芒形狀的影響不同。而光圈放大或者就是個圓形的時候，星芒就變成了光暈。

人眼產生星芒的原因

遠在古埃及的時候，人類觀測到的星星就已經有星芒了。

人眼本身，不過是一個簡單的光學機構罷了，晶狀體是鏡頭，虹膜是光圈，而眼球背面的視網膜是成像機構。和相機的光圈相比，人類的虹膜相當高級，它可以隨時隨地保持圓形，但是晶狀體就沒有那麼完美了。

從小嬰兒到老年人，晶體表面的紋路還在不斷變複雜

參考文章：

短科普：鏡頭星芒是怎麼形成的？ https://baijiahao.baidu.com/s?id=1612541125273264758&wfr=spider&for=pc

解析身邊的光衍射現象及原理 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH103548/news_476438.htm