《科学大家》|微距算什么 看看显微摄影下的奇妙世界

　　出品 | 新浪科技《科学大家》

　　撰文 | 张超，天体物理硕士，现工作于中科院国家天文台《中国国家天文》杂志编辑部，负责教育活动，以及编辑等工作。著有《云与大气现象》，主编《荒野传奇》摄影集、科普读物《娱乐也科学》，执笔科普读物《风吹电来》，显微摄影作品曾获全国首届科普摄影大赛二等奖，国际“小世界”、“生物世界”显微摄影赛荣誉奖。

　　一捧沙子里面到底会有多少故事？如果你借助一台显微镜，便可以尽览沙子中神奇的世界。在海边沙滩玩耍时，你或许不知道，海滩上的沙子是由白色、黄色晶莹剔透的石英颗粒组成的，其中混杂着各种海洋生物的碎屑，比如小贝壳、海胆、小海螺等等，用肉眼根本觉察不到它们的存在。如果有机会去热带岛屿上玩，还会见到一种雪白的沙滩，那里的沙子几乎全是珊瑚的破碎后的颗粒这还要归功与海洋中鹦鹉嘴鱼，正是它们不停啃食珊瑚，才形成了漂亮的珊瑚沙。有一种沙滩，那是火山大的杰作火山岩石中夹杂大量橄榄石，风化后形成翠绿色的细细沙子，在海水打磨下粒粒光滑。还有一种沙滩，每一粒沙子都是一枚小星星，很神奇吧？这些是海洋中有孔虫的杰作，这种沙子被叫做“星星沙”，是世界上仅有几个海岸的特产。

　　海洋的沙子如此丰富多彩，内陆的沙子又会如何呢？在内蒙古的一些沙地，我们能在沙丘下发现很多浑圆的透明沙粒，风的打磨作用比水要强得多，因此圆球沙粒更多在内陆沙地、沙漠中见到。如果去沙漠玩，别忘了带一点沙子留作纪念，漫漫黄沙也有五彩缤纷的故事，在显微镜下，黄沙颗粒如玻璃球般圆润纯净，还经常可以看见各种颜色的玛瑙点缀其中。如果你找到的是溪流边的沙子，那也有机会找到宝贝溪流边的沙子多没有经过长时间打磨，沙子棱角毕现，不过细细寻找，有可能找到结晶完好的微小水晶哦。

　　微距算什么，看看显微摄影

　　很多人认为，显微摄影嘛，就是比微距摄影倍率更高的拍摄手段，而且会借助显微镜来拍摄，把那些物体拍得丝毫毕现就好了。也有很多人认为，微距拍摄就够难的了，显微摄影岂不是难上加难？其实并不然，显微摄影的难度并不很高，但使用的设备和拍摄方法，与人们的习惯完全不同。这里面究竟有什么门道呢？容我一一表述。

　　01 选择相机，入门就好

　　显微摄影需要什么样的相机呢？应该说，什么样的相机都可以从事显微摄影，而且不同的相机用途也各有异同。在使用相机拍摄显微图片时，需要与显微镜或者显微镜头连接，连接方式有两种，第一种叫做目镜后摄影，就是用相机镜头对准目镜中的画面进行拍摄。这种拍摄方式要求相机镜头小巧，一般来说手机、卡片机适用于这种拍摄，特别适用于IXUS系列之类的带有变焦的卡片机使用。拍摄方法很简单，先在显微镜中看到清晰的画面，然后将相机镜头对准显微镜目镜，用自动模式，自动对焦即可。因为镜头结构的原因，有时需要上下调整相机的位置，直至画面大而清晰时，就可以按动快门进行拍摄。如果光线较暗，就可以自己做一个套筒，或者用三脚架进行固定，满足较慢快门的拍摄。

　　如果使用单反、微单之类的可换镜头相机，我们可以采用第二种方法，叫做直焦摄影法，直接将相机的镜头拆除，显微镜的目镜取下，然后通过一个简单的装置将相机和显微镜连接在一起（这个装置很容易买到，比如佳能相机就采用显微镜转EOS口即可），一般的显微镜只支持APS画幅的相机，如果用全画幅相机拍摄，会出现一个很大的黑圈，只有少数的显微镜可以支持全画幅相机（通常是因为内部有扩束光路），所以用APS相机就足以应对绝大部分题材。

　　02 按下快门，需要等待

　　如果说日常摄影是一种快门摄影，那么显微摄影大多数情况下是慢门摄影，因为何显微镜进行了连接，相机得以固定妥当，不用再考虑手抖的问题，因此可以放心降低ISO来获得高画质。我一般使用佳能600D进行拍摄，大多数情况下的拍摄参数是这样：M挡拍摄，ISO100，快门速度2秒，或者5秒。为何选择2秒到5秒这样一个时间呢？首先，虽然相机已经足够稳定，但反光板和快门的震动，以及按下快门时的力道，都会对稳定程度造成影响，成像容易出重影。当然，使用快门线加反光板预升，是可以部分解决这个问题，但快门的运动依然会产生抖动，好在这个抖动并不剧烈，而且会很快衰减，因此适当延长快门时间，会抵消掉抖动的影响。不过，过长时间的曝光是会带来暗流噪声的，所以曝光时间也不宜过长。

　　有人经常会问，ISO和快门都选好了，那么光圈设为多少呢？大家注意，此时显微镜与相机相连接，显微镜的物镜充当了相机的镜头，而大多数显微镜头是不带光圈结构的，这是因为显微镜物镜的最大光圈就是分辨率最佳的，使用光圈会降低成像分辨率。因此光圈是一个固定数值，而且需要换算参数才能得到，所以我们在拍摄时可以忽略光圈的影像，而是多拍摄几张，试出一个合适的曝光参数。

　　03 一张不行，多拍几张

　　显微摄影是科学摄影的一种，它的拍摄策略与普通摄影不同，甚至与微距摄影也迥异。很多显微摄影作品不单单只靠一张照片拍出来的，有可能是多张照片的联合。比如，有些亮度很低的目标，需要的曝光时间很长，带来了大量噪点，画质受到了很大损失，因此采用多张连续拍摄，叠加降噪的方式可以大大提高画质，类似的方法还有暗场扣除法等。

　　显微摄影由于倍数高，拍摄照片的景深很小，即便收缩光阑，景深的增大也很有限，反而由于衍射定律的限制，降低了图像的分辨率。因此对于大景深拍摄，多采用焦点堆叠技术，也就是从上至下依次拍摄，后期通过软件，将清晰的部分叠合起来，形成一张全景深图片。这些技术都是在普通摄影中极少用到的。

　　04 光线变化，超乎想象

　　另外，显微摄影的光线运用也比普通摄影复杂很多，明堂五花八门。比如暗场效果的拍摄，使用专用的暗场聚光镜，利用丁达尔散射效应，可以拍出背景漆黑，主体明亮的效果，而且分辨率比一般的显微拍摄还要高。偏振光拍摄是专门拍摄晶体的一门技术，利用两枚偏振片正交，这样就将拍摄晶体的折射特性凸显出来，营造出五彩缤纷的色彩。对于摄影者，会体会到这种神奇的效果，对于研究者，可以利用这些颜色从事分析工作。

　　高倍的显微摄影存在着高分辨与高反差不能兼得的问题，利用光线的技术，可以达到分辨率和反差相对双高的效果。常见的有相差、霍夫曼干涉、微分干涉等方法，其中相差法利用利用环形的结构实现较低分辨率的高反差，拍摄物体的边缘极为分明，而且能将透明物体内部的模糊影像清晰呈现。微分干涉是在较高分辨率部分实现高反差，拍摄出来的物体有立体浮雕效果，细节变得更为显著。

　　而普通摄影中的一些光线运用，也可以在显微摄影中得到体现，比如斜射光照明、多色照明，特别是柔光技术运用在显微摄影中后，可以将高反光物体的细节展示清晰，正因为这些技术的应用，让显微摄影的效果不断刷新，达到一个又一个新的高度。

　　以下为网友评论：

　　网友“开着悍马仗剑走天涯”：一个具有文青精神的理工男是如此地可爱!

　　网友“圣荣居士”：一粒沙子,含三千大千世界。

　　网友“可可肚子不叫了”：点开链接,沙子真美梦幻的不行,而霾颗粒真是浑身上下都透露着恶心

　　网友“张俊江江俊张”：人都有病态,或多或少,我也不能免俗,雅的境界就是皮恰到好处的厚。

　　网友“萧岁寒”：沙子真美,还有那雪花,神奇的大自然

　　网友“H随H缘H”：显微镜下确实有一个令人惊叹不已的“大千世界”!