飞机上拍摄到的彩虹?（图）

red boy · 发表于 2014-1-15 09:38:21

图中的彩虹是用相机拍出来的吗？

彩虹彩虹 · 发表于 2014-1-16 22:21:48

不符合物理原理，后期制作出来的。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-21 08:16:25

回复：不符合物理原理，后期制作出来的。

大清太平 · 发表于 2014-1-26 06:03:38

下面这张图，是一个非常严肃的科学杂志上的获奖照片，它讲述的道理是一种双折射现象。有空可看看解说

http://www.newscientist.com/gallery/dn15093-eureka-prize-for-science-photography-2008/3

飞机中所看到的偏振彩虹，和平常所见由于水滴的类似棱镜折射而产生的彩虹锥，是不一样的东西。

这里需要考虑飞机窗的光学性质。这不是普通的玻璃窗，网上有材料说，是一种类似“三夹板”构成的复合材料，

每层的光学特性不同，尤其在一定条件下对光线发生各向异性，线偏光入射后，分成

偏振垂直、相位不同的两束光，如果相机的镜头加了偏振片，就可能出现两束光干涉的情况，

产生彩虹效果。这里有个博客专门讲这个道理：http://bzhang.lamost.org/website/archives/polarized_rainbow/

具体到被讨论的这个照片，所表现的一些光线特性，可以说明这个图的真实性。

比如，正对太阳的地方就没有彩虹，是因为在这个方向上，光线仍然是自然光，没有双折射。

而偏离这个方向越多，偏振产生的彩虹越显著。那个图非常符合这个原理。

要取得这样的飞机上的彩虹照片，确实是不难的，我本人拍过几次，我使用单反相机，

镜头是比较小的焦距（广角），镜头上有圆偏振片。我相信三文兄也拍到过。有时候我要拍地面目标，

这些彩虹老挡在那里非常烦人。只是它们没有帖子中的那个图极端化，可能和角度有关，和偏振

片的取向以及镜头焦距有关；这些仔细考虑后，是可以解释清楚的。我拍的都是太阳不在相机视场的振片。

参看：【我行我秀】云河啊云河！（图） 大清太平® (3751 字, 点击894次) 2009-12-19 14:36:44

本贴由[大清太平]最后编辑于：2014-1-26 12:24:5

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冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-26 09:04:05

大清哥，看了这张有争议的照片，俺有一个问题，请您指点：以那彩虹远端点为圆心的一个白圆，是不是太阳？从您贴子中“正对太阳的地方就没有彩虹”一句，俺理解您指的太阳就是那个白圆。俺的理解有没有错误？

俺理解您贴子中要表达的意思是：那"彩虹"不是人们肉眼所见天上的彩虹，而是光学仪器所产生的类似彩虹的影像拍摄时叠加在云层影像上了。对吗？请指教。

大清太平 · 发表于 2014-1-26 09:51:44

1- 对的，我觉得那个右边中间的彩虹看起来汇聚的白圆圈是太阳。我说这个图的真实性，是就彩虹走向与位置而言，图的色彩饱和度、对比度，一眼看不出变化，后期是完全可以调整的。

2- 对的，这不是普通的由于光线经过水滴发生类似三棱镜折射而在肉眼中可以看到、在相机中可以拍到的彩虹。

这种飞机彩虹更容易在相机中拍到，人眼在合适的角度与环境下也能看到（下回坐飞机留意下，往往在窗户边缘容易出现花纹）。但是，你站在飞机之外，不通过这个飞机窗，你看不到。要肉眼不借助任何材料而看到那个照片中的样子，应该是没有可能。当然，我们寻常所见的水滴三棱镜彩虹，飞机上也有机会看到和拍到，只是和我们这里说的彩虹是不一样的原理，样子也不同。

我的帖子中只是基本原理，没有交待清楚的最重要的细节是，这样的窗口最终发生双折射的条件，取决于我不了解的舷窗材料特性。有可能不同的飞机姿态甚至飞行高度（也就是外部温度和压力状况），是舷窗的中间还是和机身连接的边缘，材料内部会有应力上的差别，造成不同的光学特性。双折射本身不是个神秘的东西，我的第一张图就是要去掉它的神秘色彩。

当然，我也不是砖家，给的是分析意见而不是答案和结论，抛砖引玉供大家讨论。

本贴由[大清太平]最后编辑于：2014-1-26 2:25:41

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冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-26 12:33:05

谢谢大清哥回答指点！

象照片左下角那样清晰的七彩，能否估计要偏离正对太阳这个方向多大角度才能显现？

大清太平 · 发表于 2014-1-26 20:40:51

难估计！因为这是个多变量函数，这其中的变量有：

1，入射光。正对太阳方向的是自然光，而偏离这个方向的其它光，是由于天空粒子漫反射引起，而其中瑞利散射引起的偏振光，一般说越偏离太阳方向，偏振度越大。所以大致说，越偏离太阳方向，越有利形成我们最终看到的彩虹。我就帖子中那些有彩色光带的照片，印象中，都是基本上远远偏离太阳方向。

2，舷窗材料的光学特性，能产生双折射的能力，可能是个变动很大的因素。

3，镜头前偏振片的取向。旋转这个偏振片，干涉的图样会有变化的。

4，镜头的光学特点，对最终在相机上的成像肯定很重要。在短焦距（广角）的情况下，更容易接收到远远偏离镜头轴向的入射光，也容易让拍到的图像在相机成像屏幕上出现畸变，在照片边缘出现怪异的图案的可能性大大增加。

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冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-27 00:49:21

谢谢！

按照画面上太阳的尺寸，俺粗略估算了一下，这整个云层影像的视角也就3度左右。估计是用长焦拍摄，或是从照片中截取一小方块再放大而得。在这样小的光照偏角下，能得到长条彩带而不影响云层图像吗？俺所见过的其他带有彩带式影像而不破坏背景的照片，彩带都跟光源有相当大的角距。大清哥有没有见过彩虹跟光源如此接近的照片（除此以外）？

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-27 04:07:44

讨论到现在，是不是可达成第一个共识：图中的彩带并不是从飞机上对人们在地面上能看到的云端彩虹来拍照而得到的。

本贴由[冷眼看戏的Lili]最后编辑于：2014-1-26 20:10:2

大清太平 · 发表于 2014-1-27 07:37:38

没太明白你的意思。但你估计的图片中云的视场，相对于相机的张角3°，这个估计和我想的差不多。

然后你说到小的张角下，彩带（用这个名字好！）如何影响云层图像，等等表述，我没太明白。

我们所看到的是两个图像的叠加。

第一是云和太阳图样，是正常的不通过双折射等过程产生的（显然，这些来自于云的光线，来自于右侧太阳的直达光线，它们的偏振态或者入射角度，不满足我说的形成彩带的条件）。你说的3°，就是这类光线的张角。

第二是彩带，它们所以形成，是偏振光线干涉的结果。而这些光线，它们的入射方向，和构成云层图样的入射光线，是不一样的（如果一样了，就不能形成彩带了）。它们要经过偏转偏折，波动干涉，才进入相机。因此，它们相对于相机的张角，就完全不一定是刚才的3°了。你从照片中彩带的几何尺寸，是无法简单判断那个张角的。

最后，这个照片本身，我想是采取了比较特别的拍摄角度、偏振片角度和镜头等组合方式，才出来那样的效果。肯定是不多见的图样，否则怎么能被选来“得奖”呢。但这些是我瞎说的。

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冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-27 11:25:15

谢谢大清哥耐心解释！

俺还是有想不明白的地方

。太阳不是个点光源。可是从图片中可以看到彩带的远端几乎收敛为一个点（恰好在太阳图像的圆心）。这就是说，太阳上不同发光点以各种不同的微小偏角经过某种折射照射到相机内都集中到一个点上(与入射角无关！)，而且这七彩叠加在一起不呈白色，而呈蓝色。这有点难以想象。是什么机制能造成这现象？

本贴由[冷眼看戏的Lili]最后编辑于：2014-1-28 4:41:34

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-27 11:30:10

tong-tong · 发表于 2014-1-27 22:43:47

真的不好意思，让顶顶论坛的大侠们搞笑了

学生 · 发表于 2014-1-27 23:58:24

那“2013年全球最佳摄影作品”的头衔是从哪里来的？谁评的？

tong-tong · 发表于 2014-1-28 08:26:24

关于头衔是从哪里来的？谁评的？我的脑筋不好使，真的是记不清了。对不起啊。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-28 10:46:17

大清哥的解释仍没让俺开窍。

即使这图片是按大清哥所说的用特殊的偏振技术照出来的，它的解释词“飞机上拍摄到的彩虹”也很不妥当。因为：1）这样产生的彩带不宜称为虹，就跟用三棱镜在日光照射下因折射而产生的一段彩条不能称作虹一个道理；2）如果它是用偏振技术照出来的，那完全可在试验室内实现，何必要冠以“飞机上”呢？而且，那彩带与背景白云也毫无关系啊。由此可见，作者（不是指tong-tong）是在故意误导读者。说白了，俺觉得它可能是一件骗人的假货。

tong-tong是拿它来让大家娱乐娱乐的，幽你一默而已。

不能把这幅图片作为真正的摄影作品来欣赏。去掉解释词以后，俺宁愿把它看成是一件室内装饰艺术品。

tong-tong · 发表于 2014-1-28 19:01:17

俺终于可以松口气了，谢谢您。

大清太平 · 发表于 2014-1-29 02:49:20

“太阳上不同发光点以各种不同的微小偏角。。。”，应该换个说法。实际情况是这样的：

从太阳直达相机的，我们可叫直射，是自然光。而真正对我们的问题起作用的不是这样的自然光，而是偏振光。它们是来自太阳的直射光子，照到无数空气粒子后，经过曲曲折折多次散射，形成各种不同方向的散射光，进入人眼（所以我们在地球上能看到明亮的天空甚至蓝色天空，而月球上看不到天空）。这些偏振光的方向是四面八方，哪个方向都有（所以我们在哪个方向都能看到天空）。而我们看到的干涉条纹，并不是任意方向的偏振光都参与了产生条纹的过程，只有相位差恒定的、频率一样的相干光波才产生干涉。下面是干涉光源S1和S2产生干涉的过程。有意思的是，叠加后增强的的点形成一个辐射状分布(并指向某个中心点）。近场（靠近光源）的地方，条带窄，远场条带宽。是不是和我们说的那照片有点像？当然我这里是个平面图而已。

目前我能做到的，就是这些基本概念和原理性描述。这些是大学物理的光学/电磁学/电动力学方面的内容，加了些我自己针对本问题的自由发挥（便于初次接触这些知识的人们理解），各位如感兴趣请去阅读下教科书的严谨描述吧。具体到这个照片的细节的东西，还有些比较专门的知识，比如材料的双折射问题，相机问题等，我也一知半解。留待大家突破自己，全面思考吧，过早盖棺定论就失去了探索的乐趣。

写得太长，我的答复希望到此为止。强调一下，我只是给出讨论意见和思路，这个思路也可能需要修订完善，甚至推倒重来。

最后感谢lili非常有价值的思考。

http://www.newtone.fr/en/images/interference_young.jpg

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冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-29 05:55:25

谢谢大清哥再次指教。

俺的脑瓜有点死板，喜欢追根究底。

您出示的那张干涉图，用的是两个点光源，而且其照射的张角限定在65度（左右）。于是看起来似乎“叠加后增强的的点形成一个辐射状分布(并指向某个中心点）。近场（靠近光源）的地方，条带窄，远场条带宽。”形成一个扇形的干涉区域。但俺觉得这离光源近窄远宽的扇形不是实质性的、不是可以拿来类比的东东。试想，如果画图的时候，把那65度的张角逐步增大，干涉区的形状会怎么变化？增大到180度甚至360度，还会有近窄远宽的“条带”吗？所以，您图中近窄远宽的扇形是照射张角的特殊设定所造成的。在俺看来，它一点也不象“彩虹”图片中的那条弯弯的彩带。再说，在天空中，阳光的照射并没有张角的限制、太阳也不是两点光源啊！

您说“偏振光的方向是四面八方，哪个方向都有”，“只有相位差恒定的、频率一样的相干光波才产生干涉。”这俺大体明白（但对其中形容词“相干”两字不太明白，是否意指“能相互干涉的”？另外，“方向”跟“相位差”、“频率”好像不是一回事。）。俺疑惑不解的重点是：满足“相位差恒定”、“频率一样”条件的“相干光波”是否也是“哪个方向都有”？然后如何由此推断出那条彩带是偏振光干涉造成的？另外，您这里所说的“方向”是指其照射方向还是偏振方向，或者是二者兼顾？俺觉得，各个方向都有的散射光经偏振片过滤后，得到各个照射方向都有的各种不同波长的偏振光（振向单一），如果通过某种途径产生干涉，那么有两种可能情况：（1）各种不同方向来源的干涉图像全部叠加后在图片中部必呈白色，彩色只能出现在不完全叠加的图片边缘；（2）如果是选择性地采用个别照射方向散射光得来的干涉图像，其强度不足以形成彩色视觉，而且，既然光线不是从太阳直接而来（也就是说，与太阳的位置基本无关），那为什么彩带的远端终结于太阳中心？

不好意思，难得遇到一位不吝赐教的老师，多提了些问题。不当之处，多多包涵。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-29 05:59:04

谢谢您送大蛋糕！

tong-tong · 发表于 2014-1-29 07:56:39

这就是我不敢来此坛主因。敬佩您的聪慧

学生 · 发表于 2014-1-29 21:38:37

我看还是有一个共同点，它们都.....

学生 · 发表于 2014-1-29 21:42:39

别着急，网上查查，也许能查出些信息。

tong-tong · 发表于 2014-1-30 06:19:53

您是好学生，我相信您一定知道的比我更多，不需费吹灰之力

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-30 11:25:02

“都”什么呀？

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-30 11:54:57

七年前随老师到脑坛逛逛，看到有人在坛上演戏、编故事吹大牛、把耻辱当荣耀，实在看着不顺眼，才起了这么一个不怎么亲善的网名发贴，给他提个醒（还真起了一点作用）。后来想把前头五个中文字去掉，但因“Lili”已被别人占用，也就没改，一直沿用下来了。

tong-tong · 发表于 2014-1-31 04:48:37

能遇上恩师良友，对我们一生一世影响力非常大！慈眉善目慧眼的人，很少很少了。很荣幸认识您。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-31 05:39:16

这张“彩虹”照片越看越令人生疑，连那太阳都可能是生生贴上去的。

（1）这条彩带的基线（带子的中间线）的曲率变化不自然，在远端靠近太阳的地方有突变（突然变大）。这种突变不是光线通过正常制作的光学设备所能造成的，况且彩带后面看似太阳那个圆圈并没有相应的变形。

（2）彩带的远端有相当长的一段其他色彩都被蓝色覆盖了，似是画作不够精细所致。

（3）从画面上既有太阳又有云下地面景物来看，照片的视角应远大于3度，也就是说，图中太阳太大了。

（4）从一些向上突出的云朵（特别是近处，位于太阳-相机垂直平面附近的）的阴影来看，太阳的方位在右方，应当在画面之外。

（5）图中太阳已十分接近地平线，但竟然没有一点霞光（通常呈橙色）。

（6）图中太阳方位附近的云朵的向阳边缘，看上去竟然没有一丝透光的感觉。

总的感觉，一个字：假。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-31 05:52:40

是啊，俺能遇上那样的老师，真是三生有幸。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-31 06:03:07

俺猜，那五个点代表五个字：是画出来滴。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-1-31 06:31:34

图中左上方的几个泡泡是不是拍摄太阳时组合镜头几重表面反射阳光造成的？还是作为装饰图案添上去的？

有一点奇怪的是：有两个泡泡的下部竟然被云朵遮住了。为什么？

tong-tong · 发表于 2014-1-31 07:20:11

真的有其意境！假的心生质疑。您的“直言不讳，探索精神”可嘉可敬。

学生 · 发表于 2014-2-4 05:17:41

哈，五个字中你猜对了一个半字。是字算一个，滴字算半个

。中间那三个字，你猜的比我原来的好多了，中性化，不得罪人

。

学生 · 发表于 2014-2-4 05:34:23

对这么明显造假的图片，有着丰富摄影经验的大清兄最后一定会断言：它是ps出来的。大清兄现在可能正在推倒中，能否以及何时重来，难以估计。Lili你还是自力更生为好。

冷眼看戏的Lili · 发表于 2014-2-5 04:01:20

大清哥在上面对这幅图片给了一个基于偏振光技术的猜想。俺的死板脑瓜还是没能用他的理论来解释清楚那些疑问。

俺试试从另外一个角度来猜测这图片的生成，看看是否能解释这些问题。

图片作者并不熟悉自然科学。作者在一次坐飞机时拍摄了一张俯瞰白云的照片，觉得挺美。心想，要是有一个明亮的太阳和一条绚丽的彩虹一起出现该多好啊。可作者在飞机上就从来没见过天上的彩虹（可能这机会太小了，毕竟在地上一年也难得见上一两次）。作者想象，那彩虹就象一座架在云端的七彩长桥，连接天际两边，现在飞机高高在上，这彩虹当然是在飞机之下白云之上了。那太阳呢，不能太高了，太高了就不会在俯瞰的白云照片中出现了，于是就放在远处白云端吧。这就成了阳光普照白云。那彩虹怎么办？设想飞机在彩虹大桥中部上方偏右，俯视这大桥，其影像必然是近宽远窄。按西方油画的透视法原理，把无穷远点设在太阳的中心（太阳本来就离地球很远很远嘛），那长长的大桥的远端在影像中一定就直插太阳中心。就这样，大笔几挥，再经ps，绚丽壮观的“飞机上拍摄到的彩虹”就制造出来了。

不知道这图片是不是某年四月一日出笼的。

大清太平 · 发表于 2014-2-5 23:50:17

lili客气了，“请教”谈不上哈。

我感觉质疑那几个泡泡是有道理的。一般情况下（尤其抢拍），作为俺这样的业余爱好者，

泡泡出来的大部分没那么圆。此外泡泡应该较背景明亮；图中的泡泡最左边那个大的，和背

景的云融合在一切了，似不多见。

但仅仅就图中的“彩虹”而言（也是本贴标题所暗示的题意所在），我还没想到自己能信服

的理由说，那样的“彩虹”在科学原理上是不可能出现的。

您有关偏振彩虹形成原因的有关疑问，我有空再答复哈，抱歉了。

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大清太平 · 发表于 2014-2-6 03:23:26

当然，如果就事论事，就这张照片是否PS的问题而言，

第一，至少目前看，在“泡泡”部分是值得怀疑的。

第二，图片中“彩虹”的样子，在基本原理上如果行不通，当然可以说明是后期PS的图；

困难的地方在于，如果原理上行得通，当然也不能保证图本身就一定没有PS。打个比方，

俺的个人照片和爱因斯坦的个人照片都是真的，但把它们拼在一起的新照片，造成俺与

爱因斯坦的合影，这就是假的了。很显然，判断一张照片是假很容易，只要找到一两个破绽

就可以了，而证明它是真的，那却非常不容易。

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学生 · 发表于 2014-2-6 04:54:29

大清兄能否举一个或几个实例（照片）来印证利用偏振光的干涉能产生指向光源的彩条这一原理？

众所周知，人们在地面看到的天上彩虹的“载体”是天空中飘浮着的无数小水珠。图中那彩带跟在飞机上（或在高空）、跟白云有没有关系？
无论如何，“飞机上拍摄到的彩虹”一图中的彩条绝不是人们在地面所能看到的天上彩虹。它能被飞机上的人看到吗？

大清太平 · 发表于 2014-2-6 06:12:03

偏振光“彩虹”，肉眼不借助东西，是看不到的。因此较少为人所知，自然环境中也较少被拍到。和云并没有直接关系。

简单地说，入射光必须是偏振的（天空中大部分漫反射光线是），光线透过的窗户是双折射的（飞机舷窗），出射光需要经过偏振器（单反相机镜头前常用），最后才能发生由于干涉产生的彩带现象。因此，一般在飞机上用带偏振镜片的单反相机，很容易拍到。问题是，是否恰好能凑到那个图的样子。

在某些方向不容易出现干涉，比如沿着太阳的方向（因为这些直射的光线近乎自然光，偏振度很小）。

我有个回复中提到的“扇形”，并不是指那个示意图中干涉场出现的由左到右的范围，而是指示意图中，每个单独的明暗干涉条纹，是扇形分布。该示意图只是基本原理，并不是实际情况；实际情况下的那2个点光源是不存在的，而是有一定空间分布的光源。最后，您所提的“指向光源的彩条”，除了上面说的某些方向上不出现干涉的可能性外，还有一种可能性，我打个比方来描述：我给您拍照，您的背后有颗树，我可以变换角度，使得树可以看起来在您的左边或者右边或者上边，是一种构图的效果。

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飞机上拍摄到的彩虹?（图）

不符合物理原理，后期制作出来的。

回复：不符合物理原理，后期制作出来的。[:-Q]

这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现象：（图）

回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现象：（图）

回复：回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现象：（图）

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第一个共识

回复：回复：回复：回复：回复：回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现象：（图）

回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现象：（

tong-tong能否给出这张“彩虹”照片的出处？[@};-]

您就饶了我这回吧！都是复制来的，忘了出处是那里了。[:>]

本来就是贴在搞笑地方的嘛[:))]

学生一定是位通情达理的好学生。[:-Q][@};-]

回复：飞机上拍摄到的彩虹?

十分佩服您看戏，看事的洞察力[:-Q][@};-]

回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的彩虹现（图）

回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：回复：这应该是双折射材料产生的偏振光进行干涉而产生的

统统过奖啦[@};-][@};-][@};-]

您的冷眼是慧眼[:-Q][@};-][>:D<]

一点也不？

回复：学生一定是位通情达理的好学生。[:-Q][@};-]

这些信息不是对每个人都重要[>:D<]

“都”什么呀？

请别介意！ [:>]

您就像彩虹妹妹一样，云彩围绕着您。[@};-][@};-][@};-]

疑点重重，连那太阳都可能是生生贴上去的。

回复：您就像彩虹妹妹一样，云彩围绕着您。[@};-][@};-][@};-]

那五个点

向大清哥请教

肉眼和慧眼的不同就在此[:-Q][@};-]

猜对一个半字[:((]

推倒重来[>:D<]

一种猜测

回复：向大清哥请教

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