光 (Light) 是所有影像的起源。
要理解光學與影像的本質，我們必須回歸到最基礎但也最深奧的起點：
光線 (Light Rays) 與 光的直線傳播 (Rectilinear Propagation of Light)
光線 (Light Rays)
光線並不是光的實體，而是我們為了分析光的傳播與能量流向所假設的「幾何路徑」。
而就觀察的尺度及物理史的演進，光線可以分類成以下三種理論：
- 17–19 世紀：幾何光學
- 19 世紀：波動光學
- 20 世紀：量子光學
三種理論並非是不同的東西，而是同一個物理本體在不同尺度下的近似模型。
將光想像成一座山：
- 幾何光學：遠看 → 看到輪廓
- 波動光學：近看 → 看到紋理
- 量子光學：放到原子層 → 看到粒子
Pexels | Eftodii Aurelia
光線的直線傳播 (Rectilinear Propagation)
光線在均勻的介質（例如空氣）中，永遠沿著直線傳播。這個看似簡單的現象，卻是所有光學成像的基石。
如果有一個發光物體，它向四面八方發射光線。為了捕捉「影像」，我們必須設法讓「物體上某一點發出的光」，準確地落在「成像平面（底片或感光元件）上的某一點」。
根據這個基本原則，當我們在一個封閉盒子鑽出一個極小的孔，外面的光線經過這個孔，就會在盒子內壁投影出倒立的影像，物體上方射出的光穿過小孔會落在成像平面下方，物體下方的光則落在上方；左右方向同理，因此投影出的影像是倒立的。
這也是目前相機鏡頭的基本成像概念。
現代影像的應用
前面我們聊到了目前相機鏡頭的基本成像概念，雖然針孔能幫助成像，但卻有一個致命缺陷：
孔越小，影像越清晰（因為光線束更細），但進光量越少（影像越暗）；
孔越大，影像越亮，但光線會重疊，影像會變得模糊。
這也就是為什麼現代光學發明了透鏡 (lens)。
透鏡的核心任務是：
將來自物體各點的光線，精確地引導並匯聚到成像平面上的對應點。
透鏡利用光在不同介質（空氣與玻璃）間傳播速度的不同，改變光線行進的路徑，這也是所謂的「折射成像」。
理解光線匯聚的原理後，我們就可以將這個知識應用至「對焦 (Focusing)」與「景深 (Depth of Field)」的控制，讓拍出的照片更具美感。
從光的直線傳播到透鏡成像，理解光線如何行進與聚焦，是掌握光學與影像創作的第一步。
