小孔成像的原理

　　小孔成像，我國的學(xué)者—墨翟（墨子）和他的學(xué)生，做了世界上第一個(gè)小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，解釋了小孔成倒像的原因，指出了光沿直線進(jìn)行的性質(zhì)，早于牛頓2000多年就已經(jīng)總結(jié)出相似的理論。下面是小編為大家整理的小孔成像的原理，僅供參考，歡迎閱讀。

　　成像原理

　　小孔成像是利用光的直線傳播。光在同種均勻物質(zhì)中沿直線傳播，物體的距越越近，像越大且亮度越暗；物體的距越越遠(yuǎn)，像越小且亮度越亮。用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在墻體與物之間，墻體上就會(huì)形成物的倒影，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。前后移動(dòng)中間的板，墻體上像的大小也會(huì)隨之發(fā)生變化，這種現(xiàn)象說明了光沿直線傳播的性質(zhì)。

　　實(shí)驗(yàn)過程

　　1、放好蠟燭、小孔屏和毛玻璃屏。點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整蠟燭和屏的高度，使蠟燭的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一條直線上。蠟燭和小孔屏的距離不宜過大。調(diào)整后，可以在毛玻璃屏上看到蠟燭火焰倒立的實(shí)像。

　　2、移動(dòng)蠟燭或毛玻璃屏的位置，可以看到，蠟燭距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越遠(yuǎn)，得到的像越大。

　　像的特點(diǎn)

　　1、成的像是實(shí)像。

　　2、成的像與物體大小之比為（小孔到成像屏的距離）除以（小孔到物體的距離）。

　　3、成的像與物體大小比列相同。

　　4、成的像是倒立的且左右顛倒（與原物體成中心對(duì)稱）。

　　5、小孔越小，成像越清晰，但是亮度會(huì)比較小。

　　簡(jiǎn)介

　　小孔成像，我國的學(xué)者—墨翟（墨子）和他的學(xué)生，做了世界上第一個(gè)小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，解釋了小孔成倒像現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明了光沿直線傳播。

　　演示

　　把一支削得尖且細(xì)的鉛筆，在一張硬紙片的中心部分扎一個(gè)小孔圓圈。

　　小孔的直徑約三毫米，設(shè)法把它直立在桌子上，然后拉上窗簾，使室內(nèi)的光線變暗。

　　點(diǎn)上一支蠟燭，放在靠近小孔的地方。拿一張白紙，把它放在小孔的另一面。這樣，你就會(huì)在白紙上看到一個(gè)倒立的燭焰。我們稱它是蠟燭的像。前后移動(dòng)白紙，瞧瞧燭焰的像有什么變化。當(dāng)白紙離蠟燭比較近的時(shí)候，像小而明亮；當(dāng)白紙慢慢遠(yuǎn)離蠟燭的時(shí)候，像慢慢變大，亮度變暗。

　　改變小孔的大小，我們?cè)賮碛^察蠟燭的像有哪些變化。

　　你可以在硬紙片上，扎幾個(gè)大小不等、形狀不同的孔，孔和孔之間相距幾厘米。這時(shí)候在白紙上，就出現(xiàn)了好幾個(gè)和小孔相對(duì)應(yīng)的倒像。它們的大小都一樣，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要夠小，它的形狀不論是方的、圓的、扁圓的，對(duì)像的清晰程度和像的形狀都沒有影響。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論

　　光在同種均勻物質(zhì)中沿直線傳播。

　　像距不變時(shí)，物距越近，像越大且亮度變亮；物距越遠(yuǎn)，像越小且亮度變暗。

　　物距不變時(shí)，屏近像變小，變亮；屏遠(yuǎn)像變大，變暗。

　　物、孔、屏位置不變時(shí)，成像為前提，孔相對(duì)大時(shí)像變亮

　　問題解釋

　　小孔成像圖像是相反的這個(gè)實(shí)驗(yàn)至少向我們提出了三個(gè)問題：小孔成的像為什么是倒立的。像的大小和哪些因素有關(guān)。像的清晰程度和哪些因素有關(guān)。

　　為了說明這些問題，我們把蠟燭的火焰看成是由許多小發(fā)光點(diǎn)組成的，每個(gè)發(fā)光點(diǎn)都向四面八方發(fā)射著光。總會(huì)有一小束光，筆直地穿過小孔，在白紙上形成一個(gè)小光斑。燭焰上的每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)都會(huì)在白紙上形成一個(gè)對(duì)應(yīng)的光斑，全部光斑在白紙上就組成了一個(gè)燭焰的像。

　　從圖中可以看出，燭焰上部發(fā)的光沿直線通過小孔，照在白紙的下部；燭焰下部發(fā)出的光，通過小孔，照在白紙的上部，所以在白紙上形成一個(gè)倒立的像。這正好說明了光是直線傳播的。

　　當(dāng)孔比較小的時(shí)候，物的不同部分發(fā)出的光線會(huì)到達(dá)屏幕的不同的部分，而不會(huì)在屏幕上相互重疊，所以屏幕上的像就會(huì)比較清晰。如圖所示(點(diǎn)擊圖可以放大)，由于孔比較小，物的A處發(fā)出的光線就不會(huì)到達(dá)屏幕的C處，只有物的B處發(fā)出的光線才會(huì)到達(dá)屏幕的C處，屏幕上的C處的光線只來自物的B處，所以C處的像就會(huì)比較清晰。

　　小孔成像當(dāng)孔比較大的時(shí)候，物的不同部分發(fā)出的光線會(huì)在屏幕上重疊，屏幕上的'像自然也就不清晰了。如圖所示(點(diǎn)擊圖可以放大)，如果孔相當(dāng)大，那么物的A處發(fā)出的光線會(huì)到達(dá)屏幕的C處，而且B處的光線也會(huì)到達(dá)屏幕的C處，這樣光線就會(huì)發(fā)生重疊，光信息就會(huì)發(fā)生混亂，也就無法成像。我們?cè)诿鎸?duì)物的一張白紙上之所以看不到像，不是因?yàn)榘准埳蠜]有來自于物的光線，而是因?yàn)閬碜杂谖锏牟煌�部分的光線在白紙上重疊了。

　　當(dāng)然孔的大小是相對(duì)于物的大小來說的，如物很大，那么就是孔也比較大，也還是可以成像的。如果我們要成太陽的像，那么就是用足球場(chǎng)那么大的孔也可以，只是孔越小，成的像的分辨率越高。不過，如果孔太小，通過的光線就會(huì)少，像的亮度也會(huì)降低。而且孔太小還會(huì)發(fā)生衍射等反應(yīng)，這也會(huì)對(duì)成像有影響。

　　所以，比孔小的物體或物體上的比孔小的部分是無法被成像的。

　　小孔成像

　　如右圖所示，紅線或藍(lán)線都代表著來自被成像物的光線。這些光線在屏幕上形成光點(diǎn)a和光點(diǎn)b。a點(diǎn)只會(huì)接收cd這個(gè)范圍內(nèi)來的光線，而且其強(qiáng)度是這個(gè)范圍內(nèi)的光線強(qiáng)度的平均（因?yàn)閏d這個(gè)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)的光線都會(huì)到達(dá)a）；b點(diǎn)只會(huì)接收ef這個(gè)范圍內(nèi)來的光線，而且其強(qiáng)度是這個(gè)范圍內(nèi)的光線強(qiáng)度的平均（因?yàn)閑f這個(gè)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)的光線都會(huì)到達(dá)b）。所以，大孔是用cd這么大的區(qū)域來“掃描”物體以成像的，小孔是用ef這么大的區(qū)域來“掃描”物物體以成像的。由于cd要遠(yuǎn)大于ef，所以小孔成像的分辨率會(huì)比較低。顯然，如果孔的大小不變，像距（像到小孔的距離）不變而物距增加，那么成像的分辨率就會(huì)下降，相反則分辨率上升。如果孔的大小不變，物距不變而像距增加，那么成像分辨率也會(huì)上升，相反則分辨率下降。如果像距與物距不變，孔的大小增加，那么成像的分辨率就會(huì)下降，相反則分辨率上升。即小孔成像的分辨率——像的清晰度——與像距成正比，與物距及孔的大小成反比。所以，當(dāng)屏幕距離小孔十分近的時(shí)候，我們看到的是一個(gè)光斑，就是因?yàn)榉直媛侍�低的結(jié)果。

【小孔成像的原理】相關(guān)文章：

小孔成像的原理是什么09-30

小孔成像的亮度與什么有關(guān)08-13

小孔成像的規(guī)律是什么09-09

小孔成像的實(shí)驗(yàn)怎么做09-10

小孔成像五年級(jí)作文12-16

投影儀成像原理08-20

望遠(yuǎn)鏡成像原理10-07

平面鏡成像特點(diǎn)及原理08-18

伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像原理02-26