平面设计之光的常见属性和物理现象

◆ 光的常见属性和物理现象

大气中的光现象是指发生在大气中肉眼能亘接感觉到的光现象。它可以分为三类。
（1）光在大气中的折射
光在大气中的折射，改变了轨迹，这样在水平面以上，天体和物体的实际高度角与测出的高度角有明显的差异；即所谓天文折射和地球折射现象。
（2）大气散射引起的光现象
天穹色彩的变化是大气散射引起的光现象之一。在清洁大气中，起主要散射作用的是大气气体分子的密度。分子散射的光强度和人射波长4次方成反比，因此在发生大气分子散射的日光中，紫、蓝和青色彩光比绿、黄、橙和红色彩光为强，最后综合效果使天穹呈现蓝色。当大气十分浑浊、大气中悬浮粒子大量增加时，起主要作用是米氏散射。米氏散射与入射波长依赖关系不明显，因此天穹呈现青灰色，在天边甚至出现不透明的灰白色。曙暮光是大气散射的另一现象，当太阳在地平面以下时，太阳光无法直接到达地面，但是它能照亮地面以L的大气层，使天空明亮。曙暮光指的就是黎明和黄昏这段时间的光亮。
（3）大粒子（如水滴冰晶等〕
大粒子（如水滴冰晶等）对光的折射、反射与衍射引起的光现象，最常见的有虹、华和晕。虹是由于太阳光线在大气水滴里的折射与反射产生的围绕反日点的彩色圆弧。根据光线在水滴内部反射次数n的多少，虹可细分为主虹（n＝l）、副虹（n＝2）、三级虹（n＝3），依次类推。然而反射次数越多，从水滴中射出的光强越弱，因此常见的只是主虹和副虹，主虹色彩排列是外缘为红色，向内为黄色，内缘为紫色。副虹位于主虹上面，色彩排列与主虹相反。华是由于云中的水滴与冰针分别起小孔与狭缝的作用，使光衍射引起的围绕太阳（或月色）的许多彩色圆环。晕是由于太阳（或月亮）光在冰晶上折射与反射引起的略带色彩的晕以及由反射引起的白色晕。
能见度是指人眼在大气能观察到的最远距离。它取决于各种因素，如物体的背影和属性、物体和背景照度的属性、大气属性以及观测仪器（包括肉眼）的属性等等。气象上通常采用气象能见距离，它定义为在白天以无限气层为背景，看一个视角不小于20’的黑色物体消失其形象的距离。
天空背景是指来自天空的向下辐射通量，其中包括大气和云对太阳光的散射辐射以及大气气体的自发辐射。夜间还包括少量的月光和星光的散射。一般而言，对太阳光的散射辐射主要集中在短波部分。在晴天，最大辐射通量的波长为045μm左右，而气体的自发辐射主要集中在长波部分，最大辐射通量的波长为105μm 左右，在3～4μm之间两者辐射强度几乎相等。