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小孔成像的原理是什么?小孔成像的原理和光的直线传播有什么关系?

初中资讯 来源:网络 编辑:小蜜蜂 2019-09-02 14:23:42 浏览:

  小孔成像的原理是什么呢?小孔成像的原理和光的直线传播有着怎样的关系呢?我们都做过这样的一个小实验,就是一个蜡烛放在一个小孔前面,在小孔的后面就会成像。这个实验比较简单,并且原理也不难解释,是一个基础的物理实验性的题目。下面就这个问题我们可以再来回顾一下,小孔成像的原理和光的传播的关系。

小孔成像的原理是什么?小孔成像的原理和光的直线传播有什么关系?

  正是因为光线是沿直线传播的,所以才会有小孔成像这样的现象。

  比如说你面前有一堵白墙,你在白墙前面放一只蜡烛,但是墙上却没有蜡烛的“像”,但是如果你在白墙和蜡烛之间放一个带小孔的板子,墙上就出现了蜡烛的“像”,这是为什么呢?

小孔成像的原理是什么?小孔成像的原理和光的直线传播有什么关系?

  我们可以看一下下面这张图,当蜡烛和墙之间没有任何阻挡的时候,墙上某一个点接收到的光辉来自蜡烛的各个部分,这些来自蜡烛不同部分的光互相混杂、互相影响,变成颜色单一、与墙上其他点没有区别的状态。

小孔成像的原理是什么?小孔成像的原理和光的直线传播有什么关系?

  所以我们看到墙上一片亮,并没有蜡烛的“像”。

  但是如果我们在蜡烛和墙之间摆上一个小孔,就完全不一样了。

  因为光是沿直线传播的,所以蜡烛火焰尖端的光线只能够传播到墙的最下方,相反的,蜡烛最底端的光线只能够传播到墙的最上方。

小孔成像的原理是什么?小孔成像的原理和光的直线传播有什么关系?

  这也就是说,墙上各点接收到的光线的明暗、颜色都是不一样的。同时,这些线的明暗和颜色并不是随机的,而是跟蜡烛发出的光亮一一对应,这个时候,我们就能够在墙上看到一个倒立的蜡烛的“像”。

  但是,上述的现象完全是建立在小孔真的非常非常小的基础之上的,实际上情况还略有不同。

  无论孔有多小,但是孔都是有一定的大小的,这就导致了一个问题。

  之前我们假设说,蜡烛火焰最尖端的发出的光亮只能够传播到墙的最底端,但是实际上因为孔有一定的大小,所以这个假设不完全正确,应该说蜡烛火焰尖端放出的光亮会传播到墙最底端的一小片区域内。

  这一小片区域的大小跟孔的大小有关,如果孔稍微大一点儿,这一小片一小片的区域会互相影响,最后会模糊一片(如下图所示,上面的孔小,下面的孔大,成像的清晰度完全不一样)。

  所以这就是为什么我们强调的是“小孔成像”——当然是孔越小,成像越清晰,当孔大到一定程度之后,就连模糊的像也看不清楚了。

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