第三章 文字通过光来传递信息

第三章  文字通过光来传递信息

 

第一节  文字是简单的图像

    文字就是简单的并且赋予一定意义的线性图形。

     墨默认为图像应包括眼前所有的物体，在光线的作用下，投射到眼睛里的图形。

      图像是什么？百度百科是这样说的：

    图像是客观对象的一种相似性的、生动性的描述或写真，是人类社会活动中最常用的信息载体。或者说图像是客观对象的一种表示，它包含了被描述对象的有关信息。它是人们最主要的信息源。据统计，一个人获取的信息大约有75%来自视觉 。

    广义上，图像就是所有具有视觉效果的画面，它包括：纸介质上的、底片或照片上的、电视、投影仪或计算机屏幕上的。图像根据图像记录方式的不同可分为两大类：模拟图像和数字图像。模拟图像可以通过某种物理量（如光、电等）的强弱变化来记录图像亮度信息，例如模拟电视图像；而数字图像则是用计算机存储的数据来记录图像上各点的亮度信息。

 

第二节 光的物理知识

    我们生活在一个多彩的世界里。白天，在阳光的照耀下，各种色彩争奇斗艳，并随着照射光的改变而变化无穷。但是，每当黄昏，大地上的景物，无论多么鲜艳，都将被夜幕缓缓吞没。在漆黑的夜晚，我们不但看不见物体的颜色，甚至连物体的外形也分辨不清。同样，在暗室里，我们什么色彩也感觉不到。这些事实告诉我们：如果没有光，我们就无法看到任何物体的颜色。光是人们感知色彩的必要条件，色来源于光。所以说：光是色的源泉，色是光的表现。我们再次学习一下中学的物理知识。

    一、光的色散 

    太阳、日光灯等发出的光，没有特定的颜色，叫做白光。让白光通过狭缝形成扁扁的的一条光束，射到棱镜，受到偏折后照到屏上，我们预期可以看到一个跟狭缝宽窄相同的白色亮线，但是实际上却出现了许多具有不同颜色的的亮线，它们互相连接，形成一条彩色亮带，这条亮带叫做光谱，这个现象说明了两个问题：第一，白光实际上是由各种单色组成的复色光，第二，不同的单色光通过棱镜时的偏折程度不同，这表明棱镜材料对不同色光的折射率不同，也就是说，不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不一样，由于实验中红光偏折的程度最小，紫光偏折的程度最大。所以在同种介质中，按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序从红光到紫光，传播速度一个比一个小。
　           　

图 2-2色散现象

光色	波长λ（nm)	代表波长
红（Red）	780～630	700
橙（Orange）	630～600	620
黄（Yellow）	600～570	580
绿（Green）	570～500	550
青（Cyan）	500～470	500
蓝（Blue）	470～420	470
紫（Violet）	420～380	420

 

    光源色对物体色的影响主要表现在物体的光亮部位。不同的光源色对物体色彩变化的影响程度各不相同，大致以红光最强﹑白光次之﹑再次为绿、蓝、青、紫等。

     从颜色角度来看，所有物体可以分成两类：一类是能向周围空间辐射光能量的自发光体，即光源。其颜色决定于它所发出光的光谱成份；另一类是不发光体，其本身不能辐射光能量，但能不同程度地吸收、反射或透射投射其上的光能量而呈现颜色。这里，我们主要讨论不发光体颜色的形成问题。

    物体对光的选择性吸收是物体呈色的主要原因。我们说"花是红色的"，是因为它吸收了白色光中400～500nm的蓝色光和500～600nm的绿色光，仅仅反射了600～700nm的红色光。花本身没有色彩，光才是色彩的源泉。如果红色表面用绿光来照射，那么就呈现黑色，因为绿光波长的辐射能被全部吸收了，它不包含可反射的红光波长。可见，物体在不同的光谱组成的光的照射下，会呈现出不同的色彩。所以，"色彩"并不是物质本身的物理性实体，只有光波波长才是物理性现实存在，物体的固有性质只是它对可见光谱中某些波段吸收或反射的能力。从这个意义上讲，世界上一切物体本身都是无色的，只是由于它们对光谱中不同波长的光的选择性吸收，才决定了它的颜色。无光则无色，是光赋予了自然界丰富多彩的颜色。
　　显然，物体颜色是受光源的光谱组成（光源光谱能量分布）所决定的，所以物体的颜色可以这样解释：该物体本身不发光，而是从被照射的光里选择性吸收了一部分光谱波长的色光，而反射（或透过）剩余的色光，我们所看到的色彩是剩余的色光，这就是物体的颜色。
　　物体表面的色彩与光源的光谱成份有极大的关系。用于照明的光源色往往是极复杂的。可能是单色光，也可能是复色光。就复色光而言，其光谱成份也可能不相同。物体对入射光的吸收、反射、透射的光学特性虽然不受光源的影响，但当光源的光谱成份发生变化时，必然影响到物体的反射或透射光的光谱成份，从而使物体的表面颜色随着光源色的变化而变化。消色物体在彩色光源的照射下，会呈现彩色。白色物体，在红光照射下呈现红色；在红光和蓝光的同时照射下呈现品红色。彩色物体在特定光源照射下，会呈现消色。例如，在白光下为绿色的物体，在暗室的红灯照射下就几乎成为黑色的物体了，因为绿色物体只反射绿光，而红灯中没有绿光的成份，物体表面在红光照射下不能反射出绿色的光来，红光又都被吸收了，因此显出黑色，如图2-24所示

     图2-24 同一物体在不同光源下呈现不同颜色

    二、镜面反射和漫反射

    一束太阳光斜射到平面镜表面，从另一侧可看到耀眼的亮光：如斜射到粗糙的木板表面，无论从哪个方向观察都看不到耀眼的亮光。这是什么原因？

    以平面镜为例，它的平滑表面能将平行的入射光沿某一相同的方向反射出去（图1），其反射光也是平行的，这就是镜面反射。精糙不平的表面将平行入射的光向各个方向反射（图2），这种反射叫做漫反射。发生漫反射时，由于反射光分散，光变弱了，人看物体时就不觉得很耀眼。我们从各个方向都能看到物体，也是由于这一物体表面对光发生漫反射的缘故。

       

图1：光在平滑镜面上的反射                           图2：光在凹凸不平粗糙面上的反射

    除了手机、电视等一些显示屏是直接发光显示信息外，实际生活中绝大多数彩色物体表面，既不是理想镜面，也不是完全漫反射体,而是居二者之中，称为半光泽表面。　

     语言通过声音传递信息，文字通过光传递信息。语言、声音、文字、图像都是信息。