跳到主要内容
Sandbox Physics
干涉:量长度,也记录图像

装置 · 观测 · 推断

Lippmann:颜色怎样写进底片深处

Sandbox Physics ·

没有彩色染料的感光材料,怎样反射出原景物的颜色?

  1. 景物的光射入
  2. 背板把光反射回去
  3. 曝光随深度变化
  4. 白光下重现颜色
层状结构是曝光时写进乳剂的。肥皂膜也有干涉色,但它什么也没有拍下。

曝光时,光和它的反射一起照进底片

Lippmann 把反射背板紧贴在细颗粒感光层后面。射进来的光和反射回去的光在乳剂里层层干涉,曝光不只在画面上有明有暗,沿深度也有强有弱。显影把这层层结构保留下来,日后它就能反射特定的颜色。

发明的关键在记录这一步。许多薄膜都有干涉色,却没有拍下任何画面。屏幕按波长算出颜色,也跳过了光在底片里真正留下颜色的那一步。

来源:[1]

层间距由乳剂里的波长决定

在均匀介质里正入射时,驻波相邻两个强度极大相隔半个波长,这个波长按介质里的算。理想间距等于真空波长除以两倍折射率。反射时的相位变化只挪动第一个极大的位置,不改变间距。

宽谱光写进去的,是许多套叠在一起的明暗分层。显影后的底片厚度有限,材料也有自己的响应,里面并没有存着一组组独立的红绿蓝数值。日后看到什么颜色,还要看照明光和观看角度。

Λ=λ02n\Lambda=\frac{\lambda_0}{2n}

来源:[1]

拍摄和观看,光走的路不同

按历史叙述,曝光时光先穿过玻璃和乳剂,再到达反射背板。显影后用白光观看,是层状结构把一段光谱反射回来。如果图里让观看的光继续射进汞层,就把两个阶段混成了一个。

底片一倾斜,层间光程就变,看到的颜色也可能跟着变。显影、收缩和背面反射,也会影响光谱还原得准不准。颜色看着逼真,并不证明原来的光谱被精确还原了。

来源:[1][2]

现代实验测出了颜色怎样失真

EPFL 的作者用经过实验检验的模型表明,底片厚度和背面反射会让再现的光谱走样。常说干涉摄影能完美保留所有颜色,这个说法因此要打折扣。他们研究的是底片怎样响应、光谱怎样重建,并不改写 1891 年那项发明的历史。

本文没有数字化任何原始 Lippmann 底片的光谱。间距公式只说明单色光的情形;要如实重建宽谱,需要同时描述光学和材料响应的模型。

来源:[2]

先看薄膜干涉色,再补上曝光

所链模型说明光学厚度怎样挑出反射色。先用它预测颜色怎样随角度变化,再回到历史叙述,找出模型里没有的两步:曝光和显影。正是这两步,把拍下的照片和本来就有的薄膜区分开。

来源:[1]

来源与阅读说明

Lippmann 的讲稿和讲稿前的装置说明,读的是托管的诺奖文集版本。关于现代光谱失真的结论,依据 EPFL 作者的摘要,没有读论文全文。

  1. G. Lippmann, Colour photography (1908)

    读了讲稿和前面附的装置说明,第 183–188 页。记录时的感光层、反射背板,与观看过程分开说明。 阅读托管原稿

  2. Baechler et al., Lippmann Photography: A Signal Processing Perspective (2022), EPFL author abstract

    读了作者摘要:实验检验过的谱形失真,取决于感光层厚度和背面反射。没有使用论文全文。

反馈这个页面有错误、看不明白,或者缺了什么?告诉我们
反馈类型

提交时会附带本页地址、Lab ID、网站语言和设备类型。请不要填写个人信息。反馈最多保存 12 个月。隐私政策