画出小孔成像的原理图
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发布时间：2022-04-21 22:33
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热心网友
时间：2023-08-01 04:46
首先，需要明确两个概念。
从几何光学上理解成像，是光线的交点（一个点），会聚光束成实像，发散光束成虚像。
而从傅里叶光学角度来理解，光学成像是二次衍射的结果。将目标看成很多物点，每个物点近似一个球面子波，在空间传播过程中发生夫琅和费衍射，在透镜的像方焦平面上形成其傅立叶频谱图；频谱图各发光点发出的球面次级波在像平面上相干叠加形成物体的像，这正是光信息处理的基础。在这个过程中，物点发出的光束受到光瞳的调制，最后得到的物点实际上是一个衍射斑，也就是艾里斑。
也就是说，成像不是绝对的点物成点像，那是理想成像系统。实际上，经过成像系统调制后的目标，都是弥散斑的叠加。注意，是弥散斑的叠加！！实际上，也没有必要做到点物成点像，因为人眼也是一个光学系统，它的分辨率也是有限的，大约是18角秒。所以，高于人眼分辨率也是没有意义的。
然后，需要明确一下小孔成像的条件。不是任何的小孔都能发生成像现象的，太大了不行，太小了也不行。
概括地说,小孔成清晰的像要具备三个条件.
第一,小孔的线度要远大于光的波长。在早先使用针孔照相机时发现,当小孔很小时,像变得模糊不清，这是由于光出现了衍射的缘故,当小孔的线度小到与光的波长可比时,通过小孔的光将不再直进,而是要发生衍射，这显然不是小孔成像的范畴，而是小孔衍射，形成的现象可以参考夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射。
第二,小孔的线度要远小于物体的几何尺寸。当小孔太大时,光斑重叠变得非常明显,像已经变得完全失真,这时在光屏上呈现的是小孔周围挡光部分的影子。这里我们应该注意到,在小孔能够保证光的直进性的前提下,也并不是孔越小越好,孔太小会使通过小孔的光线太弱,因而成的像太暗,使我们无法看清像。
第三,要有光接收器。小孔成像实验中一般要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我们才能看到物体成的像。实际,物体经小孔成的像,不仅可以用像屏来承接,也可使照相底片感光,故早期人们利用此原理制成针孔照相机.
从这三个条件中，不难看出，小孔成像是物点直线传播的结果。也就是，物点发出的光线，经过小孔，滤掉了大部分的光线，只剩下部分能直线穿过小孔的光线，它们在接收器上形成弥散斑。每个物点都经过小孔的调制作用，形成弥散斑。最后弥散斑的叠加，形成物体的像，所以这个像是实像。
而理解这个成像过程的关键在于，小孔成像的分辨率很低，仅能形成一个比较模糊的像，如果要得到高锐度的图像几乎是不可能的，这也是后来发明透镜成像的原因了。另外，小孔成像的目标物一般都是发光物体，比如太阳、蜡烛，否则光能太弱，经过小孔之后便所剩无几，难以分辨。
热心网友
时间：2023-08-01 04:46
小孔成像，我国的学者—墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光沿直线进行的性质，早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论 。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。
用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒影，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，墙体上像的大小也会随之发生变化，这种现象说明了光沿直线传播的性质
成像原理
光的直线传播
原理： 光在同种均匀介质中，在不受引力作用干扰的情况下沿直线传播
太阳给人类以光和热，这是人类不可缺少的光源。但是由于地球的自转，形成了白昼和黑夜。每到晚上，黑暗就笼罩着大地。生活在远古的人类祖先，对黑夜是*为力的。黑暗给人们以可怕、可恶的感觉。不知经历了多少个世纪，人类才发现火也能提供光和热。开始是使用天然火，以后又发明了人工摩擦取火。人工摩擦取火的发明是人类历史的一个划时代进步，它“第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开”。生活在五十万年以前的北京猿人就已经懂得使用天然火，大约在几万年前人类又学会了用钻木的方法人工取火。火在长时期里一直是人们唯一可以利用的人造光源，后来人们创造了油灯、蜡烛，还是离不开火，一直到近代光源的发明才取代了火。
通过对光的长期观察，人们发现了沿着密林树叶间隙射到地面的光线形成射线状的光束，从小窗中进入屋里的日光也是这样。大量的观察事实，使人们认识到光是沿直线传播的。为了证明光的这一性质，大约二千四五百年前我国杰出的科学家墨翟和他的学生作了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原理。虽然他讲的并不是成像而是成影，但是道理是一样的。
