小孔成像的原理是怎樣的,小孔成像的原理是什麼?

時間 2022-09-26 19:05:18

1樓:開心笑笑生

原理: 光在同一均勻介質中,沿直線傳播

太陽給人類以光和熱,這是人類不可缺少的光源。通過對光的長期觀察,人們發現了沿著密林樹葉間隙射到地面的光線形成射線狀的光束,從小窗中進入屋裡的日光也是這樣。大量的觀察事實,使人們認識到光是沿直線傳播的。

為了證明光的這一性質,大約二千四五百年前我國傑出的科學家墨翟和他的學生作了世界上第一個小孔成倒像的實驗,解釋了小孔成倒像的原理。雖然他講的並不是成像而是成影,但是道理是一樣的。

在一間黑暗的小屋朝陽的牆上開一個小孔,人對著小孔站在屋外,屋裡相對的牆上就出現了一個倒立的人影。為什麼會有這奇怪的現象呢?墨家解釋說,光穿過小孔如射箭一樣,是直線行進的,人的頭部遮住了上面的光,成影在下邊,人的足部遮住了下面的光,成影在上邊,就形成了倒立的影。

這是對光直線傳播的第一次科學解釋。

墨家還利用光的這一特性,解釋了物和影的關係。飛翔著的鳥兒,它的影也彷彿在飛動著。墨家分析了光、鳥、影的關係,揭開了影子自身並不直接參加運動的祕密。

墨家指出鳥影是由於直線行進的光線照在鳥身上被鳥遮住而形成的。當鳥在飛動中,前一瞬間光被遮住出現影子的地方,後一瞬間就被光所照射,影子便消失了;新出現的影子是後一瞬間光被遮住而形成的,已經不是前一瞬間的影子。因此,墨家得到了「景不徙」的結論,「景」通「影」,就是說,影子不直接參加運動。

那麼為什麼影子看起來是活動著的呢?這是因為鳥飛動的時候,前後瞬間影子是連續不斷地更新著,並且變動著位置,看起來就覺得影是隨著鳥在飛動一樣。在二千四五百年前,能這樣深入細緻地研究光的性質,解釋影的動和不動 的關係,確是非常難能可貴的。

墨家還從光線直線傳播的原理解釋了投影和半影的現象。

十四世紀中葉,元代天文數學家趙友欽在他所著的《革象新書》中進一步詳細地考察了日光通過牆上孔隙所形成的像和孔隙之間的關係。他發現當孔隙相當小的時候,儘管孔隙的形狀不是圓形的,所得的像卻都是圓形的;日食的時候,像也有缺,和日的食分相同;孔的大小不同,但是像的大小相等,只是濃淡不同;如果把像屏移近小孔,所得的像變小,亮度增加。對於這一現象,趙友欽經過精心思索和研究,得出了關於小孔成像的規律。

他認為孔相當小的時候,不管孔的形狀怎樣,所成的像是光源的倒立像,這時孔的大小只不過和像的明暗程度有關,不改變像的形狀。當孔相當大的小孔成像示意圖。時候,所得到的像就是孔的正立像。

為了證實這個結論,趙友欽設計了一個比較完備的實驗。在樓下的兩間房子的地板中各挖兩個直徑四尺多的圓井,右邊的井 深四尺,左邊的深八尺,在左井裡放置一張四尺高的桌子,這樣兩井的深度就相同。作兩塊直徑四尺的圓板,板上各密插一千多枝蠟燭,點燃後,一塊放在右井井底,一塊放在左井桌上。

在井口各蓋直徑五尺、中心開小方孔的圓板,左板的方孔寬一寸左右,右板的方孔寬半寸左右。這時可以看到樓板上出現的都是圓像,只是孔大的比較亮,孔小的比較暗。趙友欽用光的直線傳播的道理,說明了東邊的燭成像於西,西邊的成像於東,南邊的成像於北,北邊的成像於南,每根燭都有對應的像,由於一千多枝燭是密整合圓的,所成的像也相互連線成為圓像。

這樣就說明了在光源、小孔、像屏距離不變的情況下,所成的像形狀不變,只有照度上的差別:孔大的「所容之光較多」,因而比較亮;孔小的「所容之光較少」,因而比較暗。如果把右井裡東邊的蠟燭熄滅五百枝,那右邊房間樓板上的像西邊缺半,相當於日月食的時候影和日、月食分相等一樣。

如果在左邊中蠟燭巰密相間,只燃點二三十枝,那像雖是圓形分佈,但是各是一些不相聯接的暗淡方像;如果只燃一燭,方孔對於燭光源來說不是相當地小,因而出現的是方孔的像;把所有的燭重新點著,左邊的像就恢復圓形。其次,在樓板上平行於地面吊兩塊大板作為像屏,這時像屏距孔近,看到的像變小而明亮。接著去掉上面所說的吊著的兩塊板,仍以樓板作為像屏,撤去左井裡的桌子,把蠟燭放到井底,這時左井的光源離方孔遠,左邊的樓板上出現的像變小,而且由於燭光弱,距離增加後亮度也變弱。

從這些實驗結果,趙友欽歸納得出了小孔成像的規律,指出了燭(光源)的遠近、強弱和小孔、像屏的遠近之間的關係,指出像屏近孔的時候像小,遠孔的時候像大;燭距孔遠的時候像小,近孔的時候像大;像小就亮,像大就暗;燭雖近孔,但是光弱,像也就暗;燭雖遠孔,但是光強,像也就亮。實驗的最後一步是撤去覆蓋井面的兩塊板,另在樓板下各懸直徑一尺多的圓板,右板開廣四寸的方孔,左板開各邊長五寸的三角形孔,調節板的高底,就是改變光源、孔、像屏之間的距離。這時仰視樓板上的像,左邊是三角形,右邊是方形。

這說明孔大的時候所成的像和孔的形狀相同:孔距屏近,像小而明亮;孔距屏遠,像大而暗淡。

從以上的實驗結果,趙友欽得出了小孔的像和光源的形狀相同、大孔的像和孔的形狀相同的結論,並指出這個結論是「斷乎無可疑者」。用這樣嚴謹的實驗,來證明光的直線傳播,闡明小孔成像的原理,這在當時世界上是絕無僅有的。

光的直線傳播性質,在我國古代天文曆法中得到了廣泛的應用。我們的祖先製造了圭表和日晷,測量日影的長短和方位,以確定時間、冬至點、夏至點;在天文儀器上安裝窺管,以觀察天象,測量恆星的位置。

此外,我國很早就利用光的這一性質,發明了皮影戲。漢初齊少翁用紙剪的人、物在白幕後表演,並且用光照射,人、物的影像就映在白幕上,幕外的人就可以看到影像的表演。皮影戲到宋代非 常盛行,後來傳到了西方,引起了轟動。

如左圖所示,當孔比較小的時候,物的不同部分發出的光線也到達像的不同的部分,所以物的不同部分發出的光線不會重疊,所以像就會比較清晰,比如物的c處發出的光線就不會到達b處,所以也就不會發生物的c處發出的光線與物的a處發出的光線的重疊,所以b處的像就比較清晰;而一旦孔大到一定程度,物的不同部分發出的光線就會在像處發生重疊,像自然也就不清晰了,比如說物的c處發出的光線就會與物的a處發出的光線重疊於b處,這樣b處的像就不知道是誰的像了,自然像也就不清晰了。所以板及小孔相當於一個分解器,將來自物的不同部分的光線分解了,所以也就成像了。我們在日常生活中所以在面對物的一張白紙上看不到像,不是因為白紙上沒有來自於物的光線,而是因為來自於物的不同部分的光線在白紙上重疊了,所以我們的眼睛無法看到物的像。

而一旦我們用透鏡或小孔將來自物的光線投射到白紙的不同的部分,那麼物的像就顯現出來了。當然大小是相對的,這個孔的大小是相對於物的大**的,如果物很大,那麼就是孔比較大,也還是可以成像的。只是孔越小,成的像的解析度越高。

當然如果孔太小,那麼通過的光線就會少,像也就未必有足夠的亮度了。而且孔太小還會發生衍射什麼的,這也會對成像有影響。

2樓:權威金牌教師

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回答您好,很高興為您服務。我是趙老師,擁有13年教育行業經驗,擅長各學科教育,我正在快馬加鞭為您整理答案,請您稍候,我會盡快回復給您,祝您虎年大吉虎虎生威~

小孔成像的原理是因為光沿直線傳播而形成的物理學現象。其具體實驗之一是用一個帶有小孔的板擋在牆體與物之間,牆上會形成物的倒影,前後移動中間的板,牆上像的大小也會隨之改變。世界上第1個小孔成像的實驗,是約兩千四五百年前,墨翟(墨子)和其學生所做,是對光沿直線傳播的第一次科學解釋。

這樣給您說,您能理解嗎?

小孔成像的原理簡單來說就是光沿直線傳播。

更多3條

3樓:

光沿直線傳播,形成一個倒置的像.圖就是2樓那個. 幹這麼多,太恐怖了,

4樓:z惟颸

光沿直線傳播(同種均勻介質中)

小孔成像的原理是什麼?

5樓:s向隅姑娘

原理: 光在同種均勻介質中,在不受引力作用干擾的情況下沿直線傳播,即光的直線傳播。

小孔成像,大約兩千四五百年以前,我國的學者—-墨翟(墨子)和他的學生,做了世界上第一個小孔成倒像的實驗,解釋了小孔成倒像的原因,指出了光的直線進行的性質。這是對光直線傳播的第一次科學解釋。

用一個帶有小孔的板遮擋在牆體與物之間,牆體上就會形成物的倒影,我們把這樣的現象叫小孔成像。前後移動中間的板,牆體上像的大小也會隨之發生變化,這種現象說明了光沿直線傳播的性質。

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小孔成像特點就是:

1、成的像是實像

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(與原物體成中心對稱)

5、小孔越小 成像越清晰 但是亮度會比較小。

小孔成像特點是光的直線傳播,各種顏色的光都能通過小孔後成像。小孔成像特點如果物體是彩色的,像也是彩色的,像與物體的顏色完全一樣。小孔成像時,像的清晰程度與小孔的大小有關、跟小孔的形狀無關。

6樓:橫路靳

小孔成像觀察日食用一個帶有小孔的板遮擋在螢幕與物之間,螢幕上就會形成物的倒像,我們把這樣的現象叫小孔成像。前後移動中間的板,牆體上像的大小也會隨之發生變化,這種現象說明了光沿直線傳播的性質。

如下圖所示,當移動螢幕時,離孔越遠,所成的像越大。

7樓:羽蘇

光在均勻物質中是沿直線傳播的(七下教科書第63頁)

8樓:來自遊樂園溫暖的珠簾藤

小孔成像是光沿直線的原理

9樓:小落

簡單回答就是光沿直線傳播

小孔成像原理

10樓:會飛的小兔子

原理: 光在同種均勻介質copy中,在不受引力作用干擾的情況下沿直線傳播

太陽給人類以光和熱,這是人類不可缺少的光源。但是由於地球的自轉,形成了白晝和黑夜。每到晚上,黑暗就籠罩著大地。

生活在遠古的人類祖先,對黑夜是無能為力的。黑暗給人們以可怕、可惡的感覺。不知經歷了多少個世紀,人類才發現火也能提供光和熱。

開始是使用天然火,以後又發明了人工摩擦取火。人工摩擦取火的發明是人類歷史的一個劃時代進步,它「第一次使人支配了一種自然力,從而最終把人同動物界分開」。生活在五十萬年以前的北京猿人就已經懂得使用天然火,大約在幾萬年前人類又學會了用鑽木的方法人工取火。

火在長時期裡一直是人們唯一可以利用的人造光源,後來人們創造了油燈、蠟燭,還是離不**,一直到近代光源的發明才取代了火。

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性質應用

光的直線傳播性質,在我國古代天文曆法中得到了廣泛的應用。我們的祖先製造了圭表和日晷,測量日影的長短和方位,以確定時間、冬至點、夏至點;在天文儀器上安裝窺管,以觀察天象,測量恆星的位置。

小孔成像為什麼是倒立的,小孔成像的原理是什麼,小孔成像都是倒立的像

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