陽光下,人影在柱子的影子邊緣被拉伸涉及到什麼光學原因?

陽光下的柱影邊緣為半光照半陰影區域,如將其他物體的影子置於該區域,則其他物體的影子將會被拉伸。為什麼會形成半透明區域,為什麼物體邊緣的光線光路會受到影響?


半影指發光體(非點光源)所發出光線部分被非透明物體阻擋後,在屏幕(或其他物體)上所投射出來的,本影周圍較暗的區域。 此處發光體的光線部分被物體阻擋,而有部分乃至微弱的光線到達。

來源: 維基百科 半影

通常我們近似認為太陽是一個平行光源。實際上太陽是一個巨大的球形光源,因此太陽光被物體阻擋後,也會形成本影區和半影區。(一個典型的例子是日食和月食。)這裡提問者說的「半光照半陰影區域」其實就是半影區。

兩個物體靠近後,他們的半影區會有重合。上面已經說到,半影區是部分光線被阻擋的結果,兩個半影區重合的地方相比只有一個半影區的地方,光線被阻擋得更多,因此相對而言顯得更暗。這就是對題主問題定性解釋。

可以想見,半影區的亮度是漸變的,越遠離本影區,光線越少被遮擋,越亮。一個直觀的圖示如下:

可以看到,半影區重合後,由於亮度下降,影子看上去「被拉伸」了。


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