六、摄影基本概念
教学目的与要求：
要求学生了解摄影术的诞生、发展及对社会的影响。找出摄影的发展和科学技术进步是相辅相成的答案。
重点：摄影术诞生的契机条件。
难点：摄影术发展的因素。
课时：2课时 教学程序：
一、摄影概述
1、摄影光学基础知识
照相机的工作过程，概略地说是应用光学成象原理，通过照相镜头将被摄物体成象在感光材料上。
下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律：
（1）光的直线传播定律——光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到，如物体被光照射而成影，小孔成象等。光的直线传播引出了光线这个概念。
（2）光的独立传播定律——光的传播是独立的，当不同光线从不同方向通过介质某一点时，彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时，它的作用为简单的叠加。光线的这一性质，使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头，在成象面上成象。
（3）光的反射定律——当光传播到两种不同介质的分界面时，就会发生反射。光的反射定律指出：
①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧。
②反射角和入射角相等。光的反射现象还具有可逆性，假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。
随着界面的不同，反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线，入射点都落到同一平面上，其反射都向着同一方向，则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时（如毛玻璃面等），由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成，光线便从各个不同的方向反射出去，称为漫反射。但需注意在漫反射现象中，就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。
光的反射，在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光，但当光线从各个角度照射到人身上后，光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照，就是遵循光的反射定律。
（4）光的折射定律——当光传播到两种不同透明介质的分界面时，同时还会发生折射。光的折射定律指出：
①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。
②人射角和反射角除了垂直入射外一般不等。两个角的正弦比等于光在这两种介质内部的速度之比。
（5）凸透镜成像定律——当物体发出的光通过凸透镜时,由于折射现象的存在，使得在透镜另外一侧可能产生一个物体的像，其规律是：
①物距的倒数+像距的倒数=焦距的倒数。
②像的大小/物的大小=像距/物距。
在摄影技术中，一般来说，物距较像距和焦距大得多。
2、摄影术的基本原理
在摄影中，通常使用照相机或者照相暗盒（Cameraobscura）作为照相设备，利用光学胶卷或者数码存储卡作为记录介质。但也有例外，比如ManRay于1922年发明的实物投影法（rayographs）就是利用影子在相纸上成像，而不需要用到照相机。照相利用的是小孔成像原理。为了保存影像信息，一般还要使用感光介质。完整的影像记录，再现技术被称为摄影术。
小孔成像原理（针孔模型）
现实影像被依据针孔成像原理设计的光学结构转化后投射到影像纪录接口（软片/CCD）上，介质记录了光学信息并转化为元信息（潜影或元数据），该信息通过化学或数字流程转化为可被再次识别的现实影像副本。摄影包含静态的图片摄影和动态的电影、电视摄影，它们同属于基于时间的媒体形式（time-basedmedia）。背景资料：
小孔成像
小孔成像是古典光学中一种重要成像现象。如果在烛焰与光屏之间放一个带有小孔的遮光板，就可以在光屏上得到一个倒立的烛焰的像，这一现象被称为小孔成像。小孔成像是说明光沿直线传播的典型例证。早在2300多年前的战国时代，中国伟大的古代科学家墨子进行了世界上最早的小孔成倒像的实验，发现了小孔成像的光学原理，并给予了精辟的解释。在西方关于小孔成像的记载，最早见于古希腊著名哲学家、美学家亚里士多德的著作中。公元1000年阿尔哈赞开始利用小孔成像研究黑盒子。1267年英国哲学家R·培根因描写了利用小孔观看日食的现象被教会以施巫惑众罪名处死。1490年意大利画家达·芬奇再一次利用小孔镜头做了黑盒子实验。在16世纪文艺复兴时期，欧洲出现了供绘画用的“成像暗箱”。
小孔暗箱虽能成像并得到应用，但是不能解决影像亮度和清晰度的矛盾，于是出现了有透镜的暗箱形成的照相机的雏形。带透镜的暗箱虽然能观察景物，但却不能把看到的景物永久保存，后来的人们开始对影像如何复制的问题进行了思考。19世纪30年代法国发明家达盖尔发明了世界上第一台根据小孔成像原理制造的可携式木箱照相机并于1839年8月19日正式公布了“达盖尔银版摄影法”，这一天被世界公认为摄影术的诞生日。由此小孔成像技术在摄影领域开始了广泛的应用，使人们的摄影梦想成为现实。背景资料：
小孔成像实验
材料：能套在一起的圆纸筒，半透明白纸，不透明厚纸，浆糊（透明胶），缝衣针。 制作实验：
⒈ 找两个能紧密套在一起的圆纸筒，在大纸筒的一个底部粘上不透明厚纸，并用缝衣针扎一个小孔，在小纸筒的一个底部粘上半透明的白纸作屏幕，并把两个纸盒套在一起。 ⒉将大纸盒扎有小孔的一面对着点燃的蜡烛（或室外物体），拉动小纸盒（或大纸盒），眼睛通过小纸盒可以看到屏幕上物体的倒立的像，并且能控制像的放大或缩小。 土照相机制作实验
材料：能套在一起的圆纸筒，半透明白纸，和纸筒底面一样大的凸透镜，浆糊（透明胶）。 制作实验：
⒈找两个能紧密套在一起的圆纸筒，在大纸筒的一个底部粘上凸透镜，在小纸筒的一个底部粘上半透明的薄纸作屏幕，并把两个纸筒套在一起。
⒉将大纸筒粘了凸透镜的一面对着物体，拉动小纸盒（或大纸盒），眼睛通过小纸盒可以看到屏幕上物体的倒立的像，并且能使物体的像放大或缩小。
3、历史上人们对摄影术的幻想
1760年，一本名叫《基凡提》的科幻小说描绘了一种人们向往已久的情景：即不经画家之手就能把所看到的景物固定在画布上。为了把会消失的影像永远地凝固下来，人们制造出一种黏性物质，把这种物质涂在画布上，对准要描绘的物体，这时涂有黏性物质的画布可以很快地把影像固定在上面。固定好后，把画布拿到一个黑暗的地方晾干。一段时间后，画布上的影像就凝固了，其描绘的景物足以乱真，而且这影像永远也不会消失。这与我们现在的摄影有者很多的相似之处。
二、影术的诞生及发展
1、影术的诞生
（1）“牛眼”——17世纪德国科学家斯切温特发明的“牛眼”曾经流行于欧洲大陆,这种小设备是在一木球两端钻孔,孔两端安装透镜,利用短焦距造成广角效果,也许这个就算是最早的简易广角镜了。利用逆光投影暂存活动影像的方式也是人类摸索影像存储中不可或缺的阶段,如中国的皮影戏、针孔成像、暗箱成像等。
（2）“光影画箱”——到了19世纪，西方的画家为了取得更精确的写实效果，开始普遍使用一种叫作“光影画箱”的辅助性绘画工具。这种工具颇似后来的单镜头反光式照相机，由一密闭的木箱，光学透镜、反光板和毛玻璃景屏组成。使用时用透镜对准明亮的景物，光线通过透镜形成人工影像，再由与透镜光轴成角的反光板反射，到达平放顶部的景屏就形成精确、明亮、视场可随意调整的物影，如在景屏上覆以薄纸，便可用碳笔描摹成画了。“光影画箱”实际已完成了摄影技术一个重要方面，即成像设置照相机雏型的探索。
（3）尼埃普斯的“日光刻蚀法”——以日光作用于感光柏油，从而达到将影象永久固定在玻璃或金属板上的方法。这是世界上最早的摄影技术系统。1826年，法国人尼埃普斯将一种印刷用的沥青涂在金属板上，然后用金属板放置于暗箱中拍摄出了窗外景物，虽然画面很粗糙，却是世界上第一张照片。尼埃普斯的发明大大地激发了后来者的灵感，也促成了摄影术的真正诞生。
这是尼尔普斯的油画像，他也是达盖尔的合作者，比达盖尔年长四岁，早在达盖尔银版摄影术公布前六年就因病去世了。法国政府在授予达盖尔6000法郎年金的同时，授予尼尔普斯的继承人4000法郎年金以示奖励。
（5）摄影术的正式诞生——达盖尔的“银版摄影法”——1829年，达盖尔受到尼埃普斯的邀请，开始研究摄影术。鉴于“日光刻蚀法”曝光时间过于漫长，影像模糊不清，达盖尔长期致力于更加快捷、更加精美、更加易于观看和保存的摄影方法的研究。1833年尼埃普斯逝世，达盖尔便独自探索，经过八年的艰辛努力，终于在1837年创立了“达盖尔摄影法”亦称“银版摄影法”。他采用铜板作为影像的最终载体，也就是片基，使用光敏银层作为感光材料，有完整“显影”与“定影”工艺，已经全面完成了现代摄影的基本工艺。银版摄影方法其实很简便易行，即将铜板镀银抛光，使用前在暗箱中将银面罩在碘容器上，生成能感光的碘化银。将已光敏的板片在暗箱中放入照相机，曝光约15-30分钟。曝光后的板片防入盛有水银的暗箱中加热，汞蒸汽与板片上受光从碘化银中析出的银粒生成汞银合金影像。这就是“显影”。此后将汞蒸汽熏蒸过的板片防入热食盐溶液中漂洗，为受光碘化银与氯化钠作用失去感光性能并溶解于水。于是由汞银合金组成的影像便永久固定于铜板基上面。银版摄影是直接正像，其影像品质极其优良，由于银粒细腻，汞合金明亮悦目，整个影像精微细腻，层次丰富充实。直到今日其影调、层次、悦目程度和经久不变特性仍是其他摄影方法难望其项背的。
达盖尔银版摄影作品《巴黎街景》。摄于1838年，曝光约15分钟。因为曝光时间长，巴黎街头熙熙攘攘的行人与车辆都不见了，只留下一个擦靴子的人。
达盖尔银版照相法是利用镀有碘化银的钢板在暗箱里进行曝光，然后以水银蒸汽进行显影，再以普通食盐定影，得到的实际上是一个金属负像，但十分清晰而且可以永久保存。由于曝光大约需要20到30分钟，因此，早期摄影多拍摄静物、风光、人像等等。这是达盖尔的银版摄影作品《静物》。
制造于1839年的世界上最古老的照相机2007年5月26日再获“殊荣”。在以近80万美元的价格拍卖出售后，它也因此成为了世界上最贵的相机。这部相机由软木制成，重约5-6公斤，是一名教授在德国的一座阁楼里发现的。这架相机采用老式的盖尔银板照相法，即把影像照直接曝光在易感光的镀银金属板上，可能制造于1839年8月以前。
背景资料：
法国发明家路易·雅克·芒戴·达盖尔
路易·雅克·芒戴·达盖尔（公元1787～公元1851）享年64岁。
十九世纪三十年代末期，路易·雅克·芒戴·达盖尔首次成功地发明了实用摄影术。 1787年达盖尔出生在法国北方的科梅伊镇，年青时是位艺术家，他约在三十五岁时设计出西洋镜，用特殊的光效应展示全景画。在从事这项工作的同时，他对一种不用画笔和颜料自动再现世界的景色装置──换句话说就是照相机──发生了兴趣。
先前达盖尔为发明可使用的照相机作出了努力，但没能获得成功。1827年他遇见约瑟夫·尼塞福尔·涅普斯，他也一直在努力发明照相机，从某种意义上来说已经获得了成功。两年后他们成为合作人。1833年涅普斯逝世，但是达盖尔仍在继续努力。1837年他成功地发明了一种实用的摄影术，叫做达盖尔摄影术（银版摄影术）。1839年八月十九日，达盖尔把他的技术公布于世，但未获得专利权，然而法国政府为达盖尔和涅普斯的儿子提供终生恩给金作为酬谢。达盖尔发明的宣布在公众中引起了巨大的轰动。达盖尔成了一代英雄，享尽了荣华富贵，与此同时达盖尔摄影术迅即得以广泛的使用。达盖尔本人不久就隐退了，1851年他在巴黎附近的家乡去逝。没有几项发明象达盖尔照相有那么多的用途，实际上它被广泛地运用于每一个科研领域，在工业和军事上都有着许许多多的应用。它对一些人来说是一种严肃的艺术形式，对更多的数以百万计的人来说是一种快乐的爱好。照片能够传递教育、新闻和广告等方面的真实信息（或错误信息），由于照片能栩栩如生地再现过去，因此它成为最常见的珍藏品和纪念物。当然电影摄影术是一项补充发明，除作为一种主要的娱乐手段外，实际上也和一般摄影术的用途一样多。很少有哪一项发明完全是一个人的劳动成果。当然许多其他人早期的劳动为达盖尔的成功扫清了道路。投象器（一种与无透镜照相机类似，但无胶卷的装置）至少是在达盖尔八个世纪以前就被发明出来了。八世纪吉罗拉摩·卡达诺取得了重要的进展，他在投象器的开孔内安置一块透镜，使其成为现代照相机的一个有趣的序幕；但是由于产生的图像根本不能耐久，因此人们往往不把它看作是一种摄影术。1727年，约翰·舒尔茨得到了另一项重要的发现──银盐感光。虽然舒尔茨用这项发现制成了一些临时图像，但是他并没真正去寻求其中的奥妙。与达盖尔成就接近的前辈是涅普斯，他后来成为达盖尔的合作人。涅普斯成功地制出世界上第一批照片（他1826年摄的一张仍然存在）。由于这个原因，有些人认为涅普斯理应是摄影术的发明者。但是涅普斯摄影术根本就不实用，因为它大约需要八个小时的曝光时间，而且在当时产生的图像也相当模糊。
使用达盖尔方法，图像就被记录在镀有碘化银的平板上。曝光时间需要十五分钟，这种方法虽然麻烦，但是却具有实用价值。在达盖尔把他的方法公布于世不到两年的时间，有人就建议要稍稍加以修正：在用作感光物质的碘化银里加入溴化银。这个小小的修正有着重要的作用，大大地减少了所需的曝光时间，使摄影术照相广为实用。 1839年在达盖尔宣布他的摄影发明以后不久，一位英国科学家威廉·福克斯·塔尔博特宣布他发明了一种不同的摄影术，一种牵涉到首先制作照相底片的方法，与今天所使用的基本相同。塔尔博特实际上是在1835年制出了他的第一批照片，早在达盖尔摄影术首次问世的两年前，这不能不令人惊奇。塔尔博特因忙于其它几个项目的研究，没有立即把他的照相实验进行到底。要是他继续制作的话，他也许会发明一种可以打入市场的照相仪器，而且今天会被认为是摄影术的发明家。在达盖尔和塔尔博特以后的岁月里，摄影术有了很多的改进：湿板法、干板法、现代式胶卷、彩色照片、电影、彼拉罗伊德摄影术和静电复印术。尽管为发明摄影术做出了贡献的人众多如云，但是我认为路易·达盖尔做出的贡献远比其他人重大得多。在达盖尔之前没有实用的照相仪器，而达盖尔发明的技术切实可行，很快就得到了广泛使用。他的发明的正式公布对随后的发展是一个巨大的推动力。实际上我们所使用的摄影术与达盖尔摄影术大不相同，但是后来的这些技术即使一项也未被发明，达盖尔摄影术也会给我们提供一种便利的照相技术。
（5）“负片系统”与塔尔博特的“卡罗摄影法”——英国发明家卡尔波特是底片从负片到正片的开创人。1835年，他开始试用涂有氯化银或硝酸银的图纸作为感光材料，在照相机里拍成负像，然后再利用日光印像。他把自己的方法定名为“卡罗摄影术”。
“卡罗式摄影”——其方法为在纸上先涂硝酸银溶液，干后再涂碘化钾溶液，从而在纸基上生成光敏的碘化银。干后再以硝酸银和醅酸溶液增感。再干后即成感光负片。使用时曝光约5分钟，以硝酸银、醅酸显影，海波溶液定影，并涂蜡使其变得半透明，即得到纸基正像，需先将浸过食盐溶液的白纸涂以氯化银溶液，干后将纸基负像面对此纸，阳光曝晒20分钟，再经海波溶液定影、水洗、晒干，即得到纸基正像，即最终的照片。 背景资料：
英国发明家卡尔波特
英国发明家卡尔波特
卡尔彼特用他的卡罗摄影术拍摄的梯子
（6）“火棉胶摄影法”达盖尔和塔尔博特所采用的感光材料都存在一个共同的缺点，就是感光度都很低，感光时间往往要几十分钟，因此，对拍摄对象的选择受到了很大的限制。直到1851年在阿切尔（Archer）发明了“火棉胶摄影法”后，才使摄影感光材料发生了质的飞跃，同时也取代了达盖尔和塔尔博特所采用的感光材料。
火胶棉是将火棉（硝化纤维）溶于酒精（乙醇）和乙醚之中所产生的一种胶状的乳剂，它是感光材料很好的胶合剂。将碘化钠（NaI）和少量的溴化钾（KBr）与火胶棉均匀混合，然后涂于洁净的玻璃板上，再将玻璃板放入硝酸银溶液中，使硝酸银与玻璃板上的碘化银和溴化钾发生反应，生成具有感光作用的碘化银和溴化银晶体。这种以玻璃作载体的“火胶棉”感光材料，可以即时进行拍摄。拍摄后，用连苯三酚作显影剂，用海波作定影剂，马上进行冲洗，待晾干后，即可得到一幅明暗与实物相反的负片。 1845年用卡罗摄影术拍的一个部长肖像的负片及印片
火胶棉摄影法的最大优点是，它能拍摄出像达盖尔式摄影法那样清晰的影像，而成本却不到达盖尔式摄影法的1/10。同时，它像塔尔博特式摄影法那样，能用查纸进行反复印制，而影像质量却远比塔尔博特摄影法精细。它兼具二者之长，而无二者之短，加上它的感光速度比达盖尔式或塔尔博特式摄影法都高，在明亮阳光下，曝光时间只需要15秒至1分钟，所以自1851年问世以后，曾在世界各国流行了20多年，成为摄影史上一个比较重要的历史时期。
火胶棉摄影法的唯一缺点是，拍摄和冲洗必须在火胶棉未干燥前约20分钟之内进行。因为，火胶棉干燥后不透水，药液无法发生作用，所以，又名“湿板”摄影法。它的这个缺点，给摄影者带来极大的麻烦，特别是外出拍摄，除了摄影机和三脚架外，还必须携带化学药品、暗室帐篷及其他冲洗用具，使许多摄影爱好者不敢采用。
2、影术的发展
（1）摄影术的应用与改进——1839年9月,即达盖尔摄影法公布仅一个月后,摄影术便传入美国,年底整个欧洲都在仿效这种令人兴奋的技术.摄影一开始旧有极大的国际性,连当时被认为落后的亚洲,也很快接受了这种特殊技艺.1840年鸦片战争期间,摄影术随英国的炮舰来到中国,并很快在广州等地传播开来.许多画家、文学家、记者甚至旅行家、科学家纷纷投入摄影行业。摄影成为肖像、静物、风光、自然或社会场景记录最便捷的工具。在摄影术诞生的第一个10年内，已一跃成为整个世界的时尚。
（2）1842年，耶拿光学玻璃于法国问世。——此后这种光学玻璃为德国耶拿的肖特和光学仪器商蔡司所改进，成为精确成像的照相机镜头透镜最主要的材料。曝光时间由数十分钟缩短到30秒钟又再缩短到数秒。1840年，法国人多恩成功的拍摄了骨头、牙齿的显微照片。1842年，英国人约翰.德雷珀拍摄了太阳光谱和月亮，到19世纪50、60年代，应用摄影术拍摄X光照片、显微照片等已经普遍。1850年蛋白纸开始应用，有效地提高了影像的层次感，降低了反差和硬度。火棉胶湿版法在1851年由弗雷德里克.斯科特.阿彻首创。 背景资料
世界感光材料发展年表 1727○德国医学教授J·H·舒尔茨发现硝酸银具有感光性能。 1826○法国J·N·尼埃普斯用光敏沥青涂布锡板获得影象的“日光绘画”问世。 1835○F·塔尔波特完成了用图纸浸泡氯化银溶液获得负像，再复制出正象的“光力照相法”。 1837○法国画家L·J·M·达盖尔用自己发明碘化银法拍出照片《静物》，1839年正式推出，命名“达盖尔摄影法”。
1839○1月29日，英国天文学家J·W·F赫歇尔配制出迄今仍在使用的定影剂“硫代硫酸钠”。 1840○F·塔尔波特首次用碘化银用作感光剂。 1841○F·塔尔波特的用碘化银用作感光剂取得英国专利，命名“卡罗式摄影法”，后又称“塔尔波式摄影法”。奠定了负象——正象的感光洗印基础。 1851○F·S·阿切尔的火棉胶湿板摄影法诞生，该法又译作“湿珂罗丁法”使摄影的感光材料发展到一个比较完善的阶段。 1852○H·V·赫尔姆霍茨提出以T·杨的彩色感觉理论为基础的彩色照相法。 1855○J·C·麦克斯韦尔发明了加色法彩色摄影原理。1861年由T·萨顿用三色滤光镜予以验证（时间有说为1860年）。
三、摄影术诞生的意义
1、纪实性：
摄影术诞生对于现代社会的意义，它是第一次实现了“客观”地记录自然精细。摄影术自其诞生之日起便具有记实的特性，记实性是摄影天然的本质属性。纪实摄影家以冰冷的机器记录边缘景象或被人有意无意间“忽视”的事实，却往往能借着影像的力量，使摄影成为参与改造社会的工具。从纪实摄影发生的社会背景与历史看，它的批判性和革命性不言而喻。所谓纪实摄影，笼统地说就是摄影者用摄影机这种工具记录当时的一种客观存在。纪实摄影就是要告诉人们，某个时间或某段时间、在某个地点、某个或某些人物主体做了某些事情，最终产生了什么样的影响。它的功能不仅是传达信息，更在于引导读者佐证某种社会的真实状态。
2、促进社会进步：
运用高级显微照相机，人们可以清楚地看见并记录下比灰尘还小的物体。通过红外摄影，人们可以拍摄到热辐射留下的影像。X射线可以很容易地穿透物体，这在后来被广泛用于医学摄影。不仅如此，水下摄影使人们对水下世界有了一个全新的认识。而全息摄影还可以使人们看到全息底片的立体图像，这是平面照片所达不到的效果。 小结：
1、摄影是人类社会活动的延伸。
2、19世纪初，实用胶片诞生。
3、摄影不仅是记录影像的技术，也是给人们美感的艺术。 思考题
1、摄影的作用是什么？
2、你认为摄影的发展和科学技术进步是相辅相成的吗？为什么？说出你的理由。
