第八章 科技摄影.docx
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第八章科技摄影
第八章 科技摄影
随着科学技术的发展，摄影手段广泛应用于物理、化学、天文、考古、法学、医学、航天等领域，出现了近距摄影，缩微摄影、高速摄影、显微摄影等科技摄影形式。
现在科技摄影已成为传递科技信息的“国际语言”，它用途广泛、专业强。
本章分为：
“近距摄影”、“平面物体摄影”、“荧光屏摄影”、“考古摄影”、“刑侦摄影”、“显微摄影”、“紫外线和红外线摄影”几个部分，下面分别加以介绍。
第一节 近距摄影
一般照相机拍照的最近物距大约是该相机标准镜头焦距的10倍左右，如一般135相机标准镜头焦距为50～60毫米，它的最近拍摄距离为0.6米左右。
近于10倍焦距的物体，无法用一般拍摄方法进行摄影，必须在镜头前加汇聚透镜（俗称近摄镜），加接近摄接圈或近摄伸缩皮腔，改换近摄镜头，乃至使用显微镜方能完成拍摄工作。
近距摄影容易出现变形、失真及曝光不足等现象，所以要采用必要的设备并采取相应的措施。
一、近距摄影的装置及运用
1.专业近摄装置
专业近摄装置是自动化程度高、结构精密的大型拍摄设备。
这些装置专业性强，在这里我们就不详述了。
2.微距变焦镜头
在135单镜头反光照相机的机身上装上一只微距变焦距镜头，可以在胶片上获得大约为1∶5或1∶4乃至1∶2.8的影像。
这类微距变焦距镜头有维维他（Vivitar）75～205mm、f/3.8，西格马（sigma）80～200mm、泰姆隆（Tamron）80～210mm、f/3.8～4等型号（如下图8-1）
图8-1
这种微距变焦距镜头使用灵活，但有效孔径较小，需要使用高速片拍摄。
3.微距镜头
微距镜头是一种结构完整的镜头，它具有最大限度的清晰度和像场平整度，它的调焦范围可以从无限远到原物的1/2乃至景物原大（即1∶1），在翻拍文件（即一次缩微）工作中显得特别重要。
微距镜头的焦距通常有50mm和100mm两种。
维维泰90mm，f/2.5的微距镜头具有极高的解像力和反差，是一种结构精良的微距镜头。
4.近摄镜
近摄镜是结构极为简单的新月形附加镜片（一侧是凸面，一侧是凹面），使用时把它安装在照相机镜头前，就可实现近摄，它的屈光强度是以屈光数值表示，数值越大，镜头的聚焦距离越近。
通常使用的近摄镜分为1～3号（或1～4号）（如图8-2）
图8-2
近摄镜的放大率，依与它一起使用的镜头而定。
主镜头焦距越长，放大率也越大，最低屈光度（＋1）的近摄镜与50毫米镜头连接使用时，可得到1∶20的放大率，而一只屈光度＋3的近摄镜可使放大率达到1∶7，如果想获得更大的放大倍率可把2片近摄镜叠加使用，但此时其光学性能可能受到一些影响。
近摄镜使用方便，价格便宜，不会影响曝光，但会降低一些解像力和反差，所以使用近摄镜不能获得真正平直的焦平面。
5.近摄接圈
近摄接圈通常是一些经黑化处理的金属接圈，有3只成套出售，安装在机身与镜头之间。
这3只接圈可以单独使用，也可以组合起来使用，使镜头与焦平面的距离加大，从而增加了接近聚焦的能力。
由于近摄接圈没有光学镜片所以不会降低主镜头的成像质量。
当所加近摄接圈的长度等于照相机镜头的焦距时，就可获得1:
1的放大率。
使用近摄接圈后减少了到达胶片的光量，对没有自动测光功能的相机来说，要依近摄接圈的使用说明计算曝光补偿数值，以获正确的曝光。
另外，近摄接圈具有自动光圈联动机构和手控机构两种，前者使用时非常方便，后者使用时则必须在聚焦时将镜头开到最大孔径，而拍摄时再缩小光圈。
一般近摄接圈如图8-3所示（其中最左面的金属圈是与相机机身联接的接环，最右边的金属圈是与相机镜头联接的接环）。
图8-3
6．近摄皮腔
近摄皮腔（见图8-4）设置在单轨或双轨支架上，皮腔两头靠特制的连接件分别与机身和镜头连接，通过齿条和齿轮能前后移动，一般皮腔可以在30～200毫米之间伸缩，并且这种变化是连续、无级的，所以在进行10:
1以内的近摄工作中，近摄皮腔实为理想的设备。
一般近摄接圈如下图（8-4）（用中最左面的金属圈是与相机机身联接的接环，最右边的金属圈是与相机镜头联接的接环）。
图8-4
在使用近摄皮腔过程中同样存在使用近摄接圈时需要注意的问题（如曝光补偿、收缩光圈等等），要注意调整之。
7.反向接圈
反向接圈是一个能把照相机镜头反向固定在机身上的组合器。
照相机镜头反向接在机身上之后可以获得1∶1或3∶1的放大率。
用这种方法拍摄时，照相机的自动光圈不起作用。
聚焦时先把镜头调焦至无限远，然后对着主体移动照相机的位置进行拍摄。
二、近距摄影的用光
拍摄大小物体的用光原理一般是一样的，但近距摄影中往往出现光效平淡无味的现象，尤其在用灯光近摄时更为明显。
但在近距摄影中由于被摄体很近，用自然光作为光源多会造成一片散光，不利摄制成鲜明、锐利的图像，所以近距摄影多采用人造光，下面我们分别从近距摄影的主要光源和近距摄影的用光方法两部分来加以介绍。
1.近距摄影的主要光源
（1）小型聚光灯
用2至3个背面镀有反光箔的小型摄影聚光灯（或商店橱窗陈设中用作局部聚照明的小型反射灯泡）可获良好的效果（见图8-5）。
（2）显微镜灯（见图8-6）。
（3）回型照相灯（见图8-7）。
（4）环型闪光灯（见图8-8）。
图8-5图8-6图8-7图8-8
2.近距摄影的用光方法
（1）用小型聚光灯的近摄用光（见图8-9）
图8-9
（2）固定形态不透明的被摄体照明方法（见图8-10）。
图8-10
（3）半透明被摄体用光方法（见图8-11）。
图8-11
（4）透明被摄体照明方法（见图8-12）。
图8-12
（5）拍摄反光透明体的照明方法（见图8-13）
图8-13
图中
（1）为反光板，
（2）为拍摄物，（3）为灯光，（4）为照相机
（6）拍摄胶状体（琼脂、培养基等）的用光方法（见图8-14）
图8-14
14三、几种近摄方法
1.固态物体的近摄
（1）为更好地表现固态物体的立体感、质感和纵深感要用小光圈f/11、f/16甚至f/22。
（2）处理好阴影。
有时为了增强立体感要有意保留一个侧面的阴影，有时为了增加层次要利用反光屏为暗部加光。
（3）固态物体的颜色，使用全色片拍摄时要注意利用相应的滤色片进行妥善处理，而在用彩色片拍摄时要注意色温的平衡。
2.液态物体的近摄
拍摄液体主要是要克服容器的反光，其方法是在被摄体后面挂一块白布，光源照射在白布上，采用反射光照明。
3.胶状体的拍摄方法
由于胶状体是半透明体所以拍摄时既不能全用透射光也不能全用落射光。
拍摄培养皿中的菌苗可用正面光或侧面光作主光，用透射光或后侧透射光做辅助光。
拍摄琼脂需要用回折光（见前面“近摄用光”一节）。
4.透明体、半透明体及混旋体的拍摄方法
拍摄透明体、半透明体可以从被拍摄体斜后方布光，而不能从正面打光，因为这样会造成光晕的出现。
X光片的拍摄需要光线均匀，可以用X光看片灯，拍摄时要用黑纸遮住周围，尽可能减少多余光线的干扰。
混旋体多呈半透明状态，拍摄时要处理好背景和用光。
有一些透明体、半透明体还可以用投光印相的方法摄影，方法是：
将被摄体放在放大尺板上，将未曝光的感光片药膜面朝上放在被摄体下面，进行曝光。
只是要注意放大机要抬得略高一些，光圈缩小一些。
感光片若是全色片要全部关掉暗房灯操作，若是用正片，可在暗房红灯下操作（图8-15）。
图8-15图中1、放大机2、被摄体 3、感光片
第二节 平面物体摄影
科技摄影中，平面物体的摄影也不为少见，下面我们从平面物体摄影的装置、用光和几种拍摄方法分别介绍
一、平面物体的摄影装置
平面物体摄影要求被摄对象、感光片平面、镜头表面三者必须平行，由于平面物体多属近摄，所以需要用以下装置来完成平面物体摄影工作。
1.一套近摄装置：
近摄皮腔、近摄接圈或近摄镜。
2.翻拍架。
以保持相机和被摄体有稳固的平行或垂直状态，并能上下.左右移动。
3.快门线。
这是由于平面物体摄影多属慢速拍摄，为减少相机震动，需要使用快门线。
4.均匀的照明（包括正面和背面照明）。
二、平面物体摄影用光
平面物体摄影要求光线均匀，光线的投射角与摄影机的垂直线成45°～50°角（见图8-19）
图8-19
并且灯的距离要相等灯的功率要相同，灯光的几种使用方法（见图8-20至8-23）。
图8-20
图8-21图8-22图8-23
三、装置平度和光线匀度的调整：
1.平面物体摄影中，相机、翻拍体平面采相对平行，可以用在机背上和翻拍架的底面上放上水平仪的方法，调整两者的相对平行状态（见图8-24）。
图8-24
2.光线均匀状况的调整可以用测光表测量翻拍架底面4个角与中心部位的照度，也可用一支铅笔放在翻拍架底面正中间，铅笔在底面上的影子长短、深浅都一样为光线均匀，否则就要调整灯光的距离和角度（见图8-25）。
图8-25
四、几种拍摄方法
（1）照片的翻拍
翻拍照片时常常由于照片受损伤而发生折痕、退色等现象，通常采用以下办法克服之：
①翻拍1张底片
②放大成6寸照片
③用强力减薄液对不理想部位做局部减薄。
方法是先将放大好的6寸照片润湿后擦掉水渍，用修像毛笔蘸白广告色进行仔细修整。
④将修整好的照片晾干后用玻璃板压好进行翻拍。
⑤彩色照片修整时要用广告色，翻拍时注意感光片和光源的色温平衡。
（2）文字图表资料的翻拍
①彩色原件或层次丰富的黑白照片，用黑白全色片拍摄或用分色片拍摄（特别适用于退色的历史照片）时，注意曝光要充分（可加半档曝光），显影不可过度，并且需要用微粒显影液处理。
②用彩色片翻拍有以下几种情况：
a.用彩色负片翻拍，最好用灯光型负片，也可把彩色正片当负片用进行拍摄。
b.用彩色反转片拍照，光源色温、曝光条件要求严格，要仔细、认真。
c.翻拍文字，图表等高反差原件要用盲色片（正片）拍摄，切忌曝光过度，一般采用“下限曝光、延长显影”的方法，冲洗时用高反差药液（如D72，D11，D8等）。
d.翻拍布纹或绒面相纸的照片，往往由于光的反射，出现明显纹路，影响效果，这就需要注意，翻拍时光线不要过强，还要把照片润湿或表面涂些甘油，使其表面产生光泽。
（3）翻拍工作中的几个注意问题
①滤色片的运用
滤色片在翻拍工作中有着特殊的意义，如用全色片拍照，蓝色图形可加红滤色镜以获较强反差，也可用红滤色镜消除被红墨水污染的部分，用全色片拍摄文件，滤色镜的具体应用情况见表8-1：
用全色片翻拍时滤色片的应用
被摄原件情况
要求效果
应选用滤色镜
兰色字迹
清楚
深黄、橙、红
白底上的红线条，红字
红色清楚
兰
白底上的红线条，红字
去掉红色
红
各色污染
清除污点
与污点颜色相同的深色镜
影像退色或发黄
清楚
兰
白纸陈旧或发黄
使纸变白
深黄、橙
墨迹变成黄色或褐色手迹
字迹清楚
深兰
彩色图片
翻拍成黑白照片
日光下用黄；灯光下用浅绿
表面有反光的原稿
清除反光
偏振镜
带有玻璃框的照片
同上
同上
表8-1
②一些特殊情况的处理
a.黄斑的清除
年久照片有时会出现黄斑，这主要是由于当时水洗不够充分，翻拍前要经漂白到显影处理。
具体方法是取漂白液、甲液、高锰酸钾3克，加水至500亳升。
乙液：
浓盐酸2毫升，加水至500毫升。
使用时甲乙两液等量混合，用水将照片充分浸湿放入漂白液中，待影像完全消失后再充分水洗，若想加快水洗速度可用5%的Na2SO3液清除漂白积液，再经水洗，最后用显影液、定影液等一般冲洗照片的方法处理即可获得清洁的照片。
b.背面文字的清除
有些文件印刷用纸很薄或是油墨过重，会使正面文字透过来从原件下面也能见到，影响拍摄质量。
此时可在这页文献的后面垫上一张黑纸即可。
c.发黄文件的翻拍
有些文献保存时间较长出现纸面发黄的现象，拍摄时要适当增加曝光，从而使底片获得适中的密度。
用全色片拍摄时可加黄滤色片消除。
四、幻灯片的复制
一些优秀的幻灯片和有科研价值的幻灯片常常需要进行复制以存档、翻制、调整画面范围、调整曝光、改变色调的对比，因此幻灯片的复制工作是必要的，下面我们从幻灯片复制的装置、基本方法、反差、色彩的调整和幻灯片染色等几个方面加以介绍
1.复制幻灯片的装置
复制幻灯片可用透射照明灯箱和幻灯复制器来实现（8-26和8-27）。
图8-26 图8-27
2.复制幻灯片的基本方法：
（1）镜头的选用
复制幻灯片可将普通焦距的镜头卡在配套使用的近摄器上，最好使用“平面视场”镜头，它可以避免使用普通镜头所产生的蝶形象场的变形和清晰度下降。
另外将普通镜头反接使用也是一种方法，（但大多数普通镜头均不可反接）。
（2）用光与曝光
复制幻灯片要求光线均匀、使用彩色胶片要注意色温的平衡。
用日光拍摄时，要使光源的距离保持在30分米左右。
用闪光灯拍摄时，要用手动挡位并试样片。
在复制过程中，对曝光略不足的原片可适当增加曝光，对曝光稍微过度的原片，可适当地减少曝光，以改善幻灯片的质量。
2.复制幻灯片反差和色调的调整
（1）反差的调整
复制的幻灯片的反差一般均高于原件的反差，若再想提高反差可尽量选用低速片。
如果原件反差过大，除应选用高速片拍摄外，还可采用灰镜进行二次曝光，具体做法是在复制器的装片夹中放一片柯达雷登2号中灰密度滤色片，先进行一次曝光，然后取下灰镜，插入需要复制的幻灯片，再进行二次曝光，这样会使原件反差减弱。
（2）色彩的调整
在光源与复制器毛玻璃之间插上适当色彩的滤色片可以调整原件的色彩，把带有各种图案的彩色滤光片叠加在原片之前或是把校色片放在光源的前面，这样还可提高原片的艺术效果。
3.复制幻灯片的冲洗液配方及幻灯片的染色
（1）高反差显影液的配方
水500毫升，
米吐尔1.5克，
无水Na2SO375克，
对苯二酚12.5克，
无水Na2CO337.5克，
KBr2克，
加水至1000毫升。
缸中显影2～4分钟，盘中显影3分钟，温度20°C
（2）D～11显影液配方
水500毫升，
米吐尔1克，
无水Na2SO375克，
对苯二酚9克，
无水Na2CO325克，
KBr5克，
加水至1000毫升。
使用时不加水稀释，缸中显影5分钟，盘中显影4分钟，温度20°C
（3）幻灯片的染色
用盲色片或微缩片翻拍、复制的幻灯片尚可用染色工艺以增加幻灯片的艺术效果，其方法是：
按常规曝光（染色幻灯片曝光要充分，可增加1/2曝光）和冲洗后（显影用D11药液、定影时间要充足）的底片充分水洗，然后依以下工序操作：
漂白3分水洗5分彩显5分水洗1分第一次定影3分水洗5分漂白3分水洗5分第二次定影5分水洗10分稳定10分晾干（操作过程温度均为20°C）
染色工艺的配方
①彩显甲液：
水400毫升
TSS2克
无水Na2SO310克
Na2CO330克
KBr1克
加水至500毫升
②彩显乙液
乙醇50毫升
产色剂1克
使用时取甲液10份加乙液1份混合。
③产色剂
蓝色奈酚
青色2.4二氯化甲奈酚
黄色乙酰乙酰苯胺
品红对硝基苯乙晴
④漂白液
水400毫升
铁氰化钾5克
KBr5克
加水至于500毫升
⑤定影液
水350毫升
硫代硫酸钠100克
（第一、二定影液成分相同，要分开使用。
）
第三节 荧光屏摄影
从电视荧光屏、示波器的阴极射线管以及扫描电子显微镜的阴极射线管拍摄图像或波形的工作统称为荧光屏摄影。
荧光屏摄影可以捕捉到肉眼看不到或无法辨认的过程与现象，如振动的声波、宇航器发回的月球照片及探测器发回的人类无法接近的目标信息。
荧光屏摄影在科研与生产中有着广泛应用价值。
本节将从五个方面介绍荧光屏摄影的基本知识，它们是“阴极射线管和电视显像管的工作原理”、“荧光屏摄影需用的器材”、“荧光屏摄影的拍摄方法”、“荧光屏摄影需用的感光材料及其洗印”以及“LED和液晶的拍摄”
下面我们分别中以介绍：
一、阴极射线管和电视显像管的工作原理
阴极射线管是将摄像管扫描电子束所产生的，经放大的视频信号重现为可见图象的电子器件，电视显像管是阴极射线管的一种专用形式。
1.阴极射线管。
图8-28-1
阴极射线管（见图8-28-1）的外形象一个长颈宽底的大玻璃瓶，长颈部是一个电子枪与偏转线圈，可以发射电子束，并依据信号偏转。
管底的内壁涂有一层荧光粉，构成荧光屏。
当电子束轰击荧光粉时，在屏上就会映出一个亮点。
电子束在荧光屏上迅速扫描，屏上的亮点也迅速移动，由于人眼的视觉暂留功能，便可看到荧光屏上的图像。
示波器的图像一般呈现为发光的波形线条，绿色，高辉度，示波管的图像呈蓝色。
示波器阴极射线管上的图形有的是稳定的波形，有的是扫描而出，还有的是瞬息万变的，种类不一。
2.电视显像管
电视显像管（见图8-28-2）采用静电聚焦、磁偏转方式。
它具有荧光粉余辉时间较短，屏幕尺寸较大特点。
图8-28-2
彩色电视机荧光屏上出现的彩色图像是按加色法原理构成的。
简单说来，彩色电视机荧光屏上的彩色图像是这样产生的，电视摄像机的镜头摄入影像后，利用折光镜将光线分成3路，由3个摄像管分别感受光线中红、绿、蓝三种原色光，然后将感受的光线转变为电信号。
这些信号被彩色电视机收到后便控制彩色显像管里的3个电子束，每个电子束都在荧光屏上产生一种三原色之一的色光。
显像管在向外的一面含有40万组荧光点，每组有三个荧光点，它们受到电子束激发后就产生对应的红、绿、蓝色光。
在电子束与荧光屏之间，隔着一块遮板，板上有四十万个小孔，每个小孔都对应一组荧光点，以确保每一电子束只落在一组荧光点上，而不会影响其它的荧光点。
红、绿、蓝三色以外的其它颜色均是通过加色法混合产生的，如红+绿→黄色光红+蓝→品红色光绿+蓝→青色光红+绿+蓝→白光、缺乏红、绿、蓝三色为黑光。
我国的电视播放采用625线制，即用625条扫描线构成一幅电视画面，每幅画面由2个交替的半祯组成，供电频率为50周的电视机每1/25秒扫描625条轨迹，人眼的视觉暂留时间是1/10秒，所以看到的扫描画面是连续的。
彩色电视机荧光屏图像的色温通常高于标准日光色温，达7000K左右。
所以适合于用日光型彩色胶卷拍摄彩色电视画面，并加色温补偿滤色镜（如CC40M）以略加调整。
二、荧光屏摄影需用的设备：
1.照相机
荧光屏摄影应采用单镜头反光相机，照相机镜头相对口径要尽量大，不可小于f/3.5，快门以镜间叶片式为好，纵走式金属快门次之，横走式帘幕快门最差。
2.三角架、快门线
由于荧光屏摄影要慢速度，所以要使用三角架和快门线。
3.近摄装置
荧光屏的尺寸较小，在拍摄时往往要近摄，所以要备有近拍镜或近拍接圈。
伸缩皮腔式近拍器操作灵活、使用方便，是比较理想的近摄器件。
在使用没有内测光系统的照相机加近摄器拍摄时，要依有关数据，计算曝光，调整数值。
以获准确的曝光。
4.阴极射线管专用罩
为避免反光，在光线较强的环境下可以在示波器射线管与相机镜头之间加一个内侧涂无光黑漆的罩子（如图8-29）
图8-29
三、拍摄方法
1.示波器波形的拍摄方法
（1）低频稳定波形
采用ISO200/24感光度胶片，光圈f/3.5～f/4，曝光时间1/15～1/8秒。
（2）高频稳定波形
采用ISO200/24感光度胶片，光圈f/3.5～f/4曝光时间1/8～1/2秒。
（3）瞬变波形
采用快速胶片，开大光圈，打开B门，由瞬变过程自身控制快门，即快门在轨迹出现时刚好是开着的，整个瞬变期间一直不关闭。
对于重复的扫描轨迹，则要事先打开B门，选用几种曝光时间拍摄，选取理想的拍摄效果。
（4）座标栅格的拍摄
示波器座标栅格亮度往往不能与图形同时获得合适的曝光，解决方法有两种：
一是用二次曝光的方法先用一种曝光参数对座标栅格进行正确曝光，然后对信号图像进行二次曝光；二是单独拍一张合适的座标栅格负片，在印相或放大时与图形负片叠放，均可获得满意的效果。
（5）数据的整理
在大量的实验中由于获得数量繁多的同样或近似的波形，就需要使用专门的示波器拍摄装置（此装置带有号码，在拍摄时印于负片上），否则就要使用照相机数字后背，以便编号、整理。
2.电视机荧光屏画面拍摄方法
（1）调整电视机
在打开电视机前要用微湿毛巾轻轻擦去显像管表面的灰尘、指纹和油污。
打开电视机后要把画面调至最清晰状态，影像反差要适中，影调以偏软为好，亮度要适宜。
彩色电视机应调整画面色彩悦目。
在拍摄彩色照片时，把彩色电视画面的色彩调至偏红，可以获得一张自然色彩的照片而不至出现电视机里彩色画面偏蓝的现象。
（2）排除杂散光线和灯光的干扰
在拍摄电视画面时，将照相机放在电视屏幕正面，在未打开电视机之前，应仔细观察是否有窗户影子、室内灯光的影子反射到电视屏幕上，若有此现象，就要挂上窗帘并关掉照明灯。
另外，如果放置电视机的台面反光强烈则需要在台面上铺上吸光的深色台布。
（3）照相机和拍摄有关参数
拍摄电视画面也宜采用单镜头反光相机、并附加近摄装置、三角架、快门线。
快门结构以叶片式为最佳，钢片纵走快门次之，横走帘幕式快门为最差。
快门速度要在1/30秒以下，光圈f/2.8（以ISO100/21胶片而定），但快门速度亦不可慢于1秒以防发生倒易律失效现象，影响胶片性能，特别是会造成彩色摄影的色彩平衡被破坏。
由于彩色电视画面色温高于标准日光
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