影子之间相互吸引这个现象,这两种效应的解释和区别

之桃开心生活 2024-10-19 01:41:07

最近发现一个问题,就是影子之间相互吸引这个现象,大家都把它叫做黑的效应,但是其实这个叫法并不准确,这个现象应该叫做阴影气泡效应,shaw blister。

而黑的效应black job一词最早是出现在对于金星凌日的观测当中的这两个现象它的成因并不一样,因此还是不建议混为一谈的。更主要的是网上一般对于阴影气泡效应的解释,说是由于这个半影的重叠,这个解释也是不正确的那下面我们就来具体的说一下这两种效应的解释和区别。

1.阴影气泡效应

阴影气泡效应它指的是两个阴影相互靠近的时候,会出现某个阴影凸起的这么一种现象,看起来就像是影子之间相互吸引了。但是注意,这个现象它首先指的是两个影子之间的现象,其次严格来说,这个现象只会出现在两个物体与光源的距离不同的情况下。什么意思呢?比如说我是一个光源,然后制造阴影的这两个物体,它需要错开这么一定的距离,然后再平行的相互靠近的时候,那阴影之间才会出现所谓的气泡效应,为什么会这样呢?

确实与这个本影和半影有关,但也不是通常大家理解的那样。首先我们说因为生活当中不存在理想的点光源,对吧?那所谓理想的点光源就是指光源是从一个理想的点发射出来的。但是生活当中不管是蜡烛还是灯,那那太阳就这就更不用说了,他们都是有宽度的那这就会导致这些光源在照射物体的时候会出现本影和半影之分。

如图所示,光源完全照射不到的区域,我们就叫做本影,而有一部分光源能够照射到的区域就叫做半影,当然如果我们说这个接收屏它距离物体要是比较远的话,那么还会出现一个叫做伪本影的区域。这个我们先不考虑,我们先来说本影和半影。

本影很好理解了,因为光源完全照射不到,所以简单理解本影就是一个完全黑暗的实体阴影。那么问题就来了,这个半影它应该是什么样的呢?在很多示意图上我们看到的半影都是一片灰色的区域,这个就存在一定的误导性了,会让很多人误以为说半影就是介于明与暗之间的,具有单一亮度的这么一个区域。实际上不然你要生活当中我们也没有发现这种伴影。

也很简单,我们说半影它就是只有一部分光源能够照射到的区域,那你这一部分它是多是少呢?你仔细看图就会发现,越靠近本影的这个半影区,能够照射到的光源它就越少,所以这一部分会怎么样?它几乎就全部都是暗的,相反越远离本影的这个半影区域,能够照射到的光源它就会越多,对吧?所以这部分几乎就是亮的,因此结论就是半影区域它的亮度是渐变的。所以这个示意图如果要是这样的,那就对了。这也就是我们会发现生活当中的阴影的边缘大多都是模糊的原因。本质原因并不是说这个阴影的模糊了,而是半影所致。

2.阴影气泡

好,那我们再考虑回刚才说的那个例子,说两个距离光源不同的物体它们相互平行靠近的时候,他第一反应他确实应该是半影之间首先会重叠在一起。但是要注意,首先重叠在一起的半影,我们刚才说了它都是最亮的那部分,那这会是出现阴影气泡的主要原因吗?显然不是。主要原因也很简单,是因为当两个物体相互靠近的时候,由于遮挡关系会导致离光源较远的这个物体它的本领会变大。各位仔细看这个示意的动画图就明白了。因此本应的改变才是出现这个硬气泡效应的主要原因。

那我们也可以推导出以下的结论,就是在阴影气泡效应当中,哪个影子发生了较大的形变,那么这个影子所对应的物体就是离光源较远的那个物体,那半影对于阴影气泡效应又有什么影响呢?

3.两个半影的交汇

随着两个半影的交汇也是越来越大,逐渐比较暗的区域的这个半影它也开始重叠了,对吧?这个时候确实会让重叠的区域看起来更暗,但是这只是在视觉上加重了这个阴影气泡效应的产生,而并非本质原因。

那下面我们就再考虑一种情况,就是如果这两个物体和光源等距,那会发生什么呢?首先在这个遮挡关系上,那就不会发生由本影改变所带来的这个阴影气泡效应了。但是这个时候好像说我们看起来影子它也会吸引,这主要就是由于半影之间的重叠而产生的视觉效果了。而当两个物体的距离要是说足够小的时候,那我们还得考虑衍射带来的影响,这些因素都会加重阴影气泡效应的产生。

4.阴影气泡效应的产生

那各位也可以用这个拇指和食指来眯成一个小缝,来模拟这个阴影气泡效应的产生。首先我们可以保持这个食指它的位置不动,然后我们先把这个拇指放到食指的前面,再把拇指放到这个食指的后面,你通过这个对比,就可以发现这个阴影气泡它的变化。你会发现两种情况下阴影它的突起是不一样的,就是我们刚才说的这个结论。如果说我要是恰好这个拇指和食指距离眼睛的这个距离相同了,那阴影气泡效应也就不会出现了。如果要是控制好两个指头之间的距离,应该还能看到阴影之间会出现一个比较亮的光斑,这就是典型的丹凤眼射的现象。总结来说阴影气泡效应就是由于遮挡关系导致的本影变化,加之半影重叠和衍射现象所带来的视觉效果。

5.黑的效应

好,我们下面再来说这个黑的效应,这又是什么意思呢?黑滴效应是天文学家在观测金星凌日的时候,发现了这么一种现象。金星凌日指的就是当金星处于日地之间的时候,那我们在地球上就会发现这个金星在太阳上形成一个遮挡,对吧?我们之前也说过,就是通过金星凌日就可以求出日地距离,所以早期的天文学家对于金星凌日现象是很重视的。但是这个金星凌日它的周期又很长,所以每一次观测都是难得的机会。当金星和太阳的边缘第一次接触的时候,我们就叫做第一次接触,以此类推,金星凌日一共会出现四次接触。

最早的时候人们就发现在第二次接触的时候,也就是当金星进入到这个太阳的区域了,马上要和太阳的这个边缘分离的时候,金星的影子和太阳的边缘像是有什么液体给它粘住了一样,甚至会拉长出很长的一段距离,这就严重影响人们对于第二次接触的准确时间的判断,所以当时就把这个现象叫做黑滴效应。

我们不难发现黑的效应与阴影气泡效应它是有着本质不同的对吧?就是黑的效应里边它根本就不存在半影重叠的问题,因为太阳本身它就是光源。那黑的效应是什么原因造成的呢?我看了最新的一篇相关论文,这个作者认为主要原因有两个,一个是拍摄设备的缺陷所造成的,主要就是要看这个拍摄设备它的点扩散函数。说白了就是好的拍摄设备拍出来的这个金星凌日,黑的效应它就不那么明显,差一点的设备它就比较明显。

另外一个原因是我们太阳的这个周边昏暗效应所导致的。就是太阳这个光源它并不是亮度均匀,而是什么呢?而是中心最亮,越到边缘亮度越低。其实这也很好理解,因为恒星它的密度就是中间大,然后边缘低,而温度也是中间高边缘低,所以太阳的周边昏暗,就会加重黑地效应的形成,这就是黑低效应的成因。

其实最开始的时候,人们认为是就金星的这个大气导致的,但是后来发现有的时候拍摄的水星领域也会出现这个黑的效应。但是水星它又是几乎不存在大气层的,这样就把大气层的这个因素给排除了。那之所以说是设备原因所致的,也是因为全球的这个观测者当中,有的人他就拍摄到了黑洞效应,有的人他就没拍到,这就更加确定了这不是一种纯粹的天文现象,而是什么呢?就是观测设备的问题。不过要想再次验证这个结论,那就要等到下次进行零日的时候了,下次什么时候呢?

2117年,将近100年,93年。其实要想模拟黑的效应大家可以在一些绘图软件,比如说PS当中,我画两个黑色的圆儿,把它加上模糊,当这两个模糊的圆相互靠近的时候,就好像是两个阴影相互吸引一样,实际上就是由于我们的这个视觉效应所造成的。

0 阅读:0