光柵視覺效果圖的種類
光柵效果可以分為以下幾種:立體[3D]、兩變[Flip]、變大變小[Zoom]、爆炸[Explore]、連續(xù)動作[Animation]、扭轉(zhuǎn)[Twist]。。。。等,其實可以更簡化分類為:立體[3D]、變圖[Flip],在變圖中就涵蓋所有變化的效果,這些效果可以透過許多市面上的動畫軟體、繪圖軟體、網(wǎng)頁多媒體軟體,產(chǎn)生所需要的分解圖檔,經(jīng)由光柵視覺軟體將分解圖合成為光柵線數(shù)即可將平面的效果做成立體[3D]、變圖[Flip]的特殊效果。
3D Effect [立體影像]
注意事項:
1、圖層必須獨立且影像完整。
2、圖檔解析度300dpi。
3、檔案格式必須為PSD檔。[CMYK、RGB]皆可。
4、背景圖層必須出血至少1CM。
物理上的光柵原理說明
光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大,一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉,形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣,這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異,當復色光通過光柵后,不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。
光柵衍射 實驗原理
根據(jù)夫瑯禾費衍射理論,當一束波長為λ的平行光垂直投射到光柵平面時,光波將在每個狹縫處發(fā)生衍射,經(jīng)過所有狹縫衍射的光波又彼此發(fā)生干涉,這種由衍射光形成的干涉條紋是定域于無窮遠處的。若在光柵后面放置一個匯聚透鏡,則在各個方向上的衍射光經(jīng)過匯聚透鏡后都匯聚在它的焦平面上,得到的衍射光的干涉條紋根據(jù)光柵衍射理論,衍射光譜中明條紋的位置由下式?jīng)Q定:
(k=1,2,3,…)(1)或上式稱為光柵方程,式中是相鄰兩狹縫之間的距離,稱為光柵常數(shù),λ為入射光的波長,k為明條紋的級數(shù),是k級明條紋的衍射角,在衍射角方向上的光干涉加強,其它方向上的光干涉相消。
當入射平行光不與光柵平面垂直時,光柵方程應寫為
?。╧=1,2,3,…)(2)
式中i是入射光與光柵平面法線的夾角。所以實驗中一定要保證入射光垂直入射。
如果入射光不是單色光,而是包含幾種不同波長的光,則由式(1)可以看出,在中央明條紋處(k=0、=0),各單色光的中央明條紋重疊在一起。除零級條紋外,對于其他的同級譜線,因各單色光的波長λ不同,其衍射角也各不相同,于是復色入射光將被分解為單色光,如圖1所示。因此,在透鏡焦平面上將出現(xiàn)按波長次序排列的單色譜線,稱為光柵的衍射光譜。相同k值譜線組成的光譜就稱為k級光譜。
解讀光的干涉和衍射。
光,也叫電磁波,他的表現(xiàn)形式我們通常用正弦曲線來表示,如下圖:
光有很多物理參數(shù),其中有一個如從A點到B點的長度我們叫做波長,波長與頻率相關(guān),即與光的顏色有關(guān)。而光波從A點走到B點,等于走了一個波長的長度,相位剛好也改變了2π,這是最基本的知識應該不用再多做介紹。
好,接下來進入正題,我們來看看光的干涉是如何發(fā)生的。以圖1為例,圖中黑色和藍色的電磁波,在空間發(fā)生干涉,會發(fā)生什么?剛好干涉相消;如果是藍色和紅色的電磁波發(fā)生干涉,那么就會形成一個新的幅值更高的正弦波。這里就可以簡單推斷出2個干涉需要滿足的條件:第一、振動方向相同,如果黑色是紙面內(nèi)上下振動,藍色如果改成垂直紙面振動,那么它倆毫無關(guān)系;第二,頻率相同以及相位差恒定,只有滿足這2個條件,才能在空間中形成亮暗相間的干涉條紋。
問題來了!第一個問題,前面提到的黑色和藍色電磁波發(fā)生干涉,剛好干涉相消,從干涉條紋來看是一片黑,即沒有任何光強,也就是意味著沒有能量了?這是不是違背了能量守恒定律?答案當然是不違背的。其實我們分析的都只是電場分量,而真正光的形式是這樣的,能量不僅只有電場,還有磁場的:
現(xiàn)在分為二種情況分析剛才的干涉相消:對向而行和同向而行;
先分析對向而行,結(jié)合圖2和圖3(傳播方向相反),如果要讓干涉相消,即電場矢量方向相反,那么我們就會發(fā)現(xiàn)磁場分量的振動方向是相同的,所以電場分量干涉相消,其實是把電場的能量全部轉(zhuǎn)移到磁場上去了,所以總能量依舊是守恒的。
接下來分析同向而行的情況,如果你用上面的方式套用的話,你會發(fā)現(xiàn)電場矢量干涉相消,磁場也干涉相消,能量真的消失了?不是,原因在什么地方?繼續(xù)舉例子,看圖說話:
我們通過光學系統(tǒng)讓光產(chǎn)生干涉,發(fā)現(xiàn)在右側(cè)半反半透鏡的上下2個面總會有一個干涉相消、一個干涉相漲。這里需要說明一點,當光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)反射時,會有半波損失,即會改變π相位,從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時,相位不發(fā)生變化。所以,總結(jié)一下,光干涉本質(zhì)不是光子的直接湮滅,而是能量的再分配!
前面我們討論了干涉的原理,如圖5所示,當2個光源到達像面的距離相差半個波長的偶數(shù)倍時,就是亮條紋;如果距離相差半個波長為奇數(shù)倍時,為暗條紋。好,接下來我們再來看衍射是如何發(fā)生的?中學的時候我們就學過,當光通過小孔的時候,光會發(fā)生衍射,而且孔越小,衍射現(xiàn)象越明顯。
那么,我們再來看衍射光的理論分析圖(圖7),衍射光在經(jīng)過小孔AB后會朝各個方向傳播,假設(shè)衍射光是平行傳播的,那么到達像面的是O點,顯而易見,到達這個點的衍射光是沒有相位差的,自然是亮條紋。接著增大θ角,顯然A點衍射光和B點的衍射光達到像面Q點的光程是不一樣的,所以我們用半波帶法來分割這個衍射光,即光程差為半個波長為寬度視作一個光源,那么AA1可以看做一個子光源,A1A2可以看做一個子光源,自然這2個光源的相位剛好相反,即干涉相消,所以隨著θ角的增大,光程差會發(fā)生變化,條紋會亮暗相間。
接下來回答為什么孔越小,衍射越明顯。反一下就是孔越大,衍射現(xiàn)象越不明顯。衍射現(xiàn)象明不明顯,我們一般是用光的強度來判斷。如圖7,如果小孔AB可以劃分為11個半波帶,那么其中10個干涉相消,只剩1個還在,那么這一級應該是亮條紋,能量用面積上來理解就是1/11;如果小孔AB只可劃分5個半波帶,那么亮條紋能量面積是1/5。所以得出結(jié)論:孔越小,衍射越明顯。根據(jù)這個半波帶法,還可以得出另一個結(jié)論:當小孔大小不變的情況下,波長越長,被分割的半波帶數(shù)量越少,自然單個半波帶能量面積越大,衍射現(xiàn)象越明顯。
單縫衍射介紹完畢,接下來就輪到多縫衍射了。多縫衍射顯然應該是單縫衍射以及干涉的結(jié)合體,所以我們就得到了下面這個圖:
多縫衍射最經(jīng)典的例子就是光柵。那我們現(xiàn)在以光纖光柵為例,來看看光纖光柵是怎么工作的以及有什么用途。
圖9為光柵干涉衍射原理圖,把它代入到光纖中,我們就可以簡化成下圖:
根據(jù)上一期光纖傳感中的光傳輸原理,不僅需要滿足全反射條件,而且需要滿足一定的相位條件。這個相位條件,也可以根據(jù)圖9推導出來,即兩束光的光程差要是波長的整數(shù)倍才能干涉相漲:
由于衍射光0級和1級的光強相對大一點,所以2級以后的衍射光幾乎忽略不計。當取k=1時,我們可以得到衍射光的波長與光柵周期d和折射率、角度有關(guān)系。顯然,如果要1級衍射光能夠在光纖中反向傳輸,那么光線必須和入射光線要平行(光纖中的相位匹配條件)。根據(jù)公式想象一下,我們總會有那么個波長的光線滿足這個角度后向傳輸,這個波長我們就叫做布拉格波長,這種反射式的光纖光柵也叫做布拉格光纖光柵。這里需要再說明下,光其實是很神奇的,各個波長的光都會有各自的衍射光,但是由于其他波長的衍射光沒有滿足光纖傳輸干涉相漲的條件,所以就不往1級衍射光這個方向走了,全部往0級衍射光方向傳輸。
問題又來了,光纖中的光居然可以反向傳輸,那衍射光一定是反向的嗎?不一定,根據(jù)上面的公式,在波長一定的情況下,顯然光柵周期d和角度θ成反比,所以當光柵周期d足夠大的時候,我們發(fā)現(xiàn)θ角變成正向傳輸了,如下圖所示。傳輸原理同上,我們同樣會得到這么個波長使得其滿足光纖中傳輸?shù)臈l件,且這個波長傳輸?shù)慕嵌炔辉偈窃诠饫w纖芯中全反射,而變成了在包層中全反射,這就是包層模的模式。而包層模式的光會在很短距離內(nèi)衰減損耗掉,所以在光纖的接收端我們得到了除了這個波長的光信號,于是我們也把這種光纖叫做透射式光纖光柵,亦叫作長周期光纖光柵;而布拉格光纖光柵,即反射式光纖光柵也叫作短周期光纖光柵。
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