小孔成像中成的像是倒立的像這說明了什么
補(bǔ)充說明:小孔成像實(shí)驗(yàn)中,小孔成像中成的像是倒立的像,這說明了什么?!
知道是小孔成像原理,但就是組織不了語言來說明,只有拷屏過來了,呵呵,抱歉。[思路分析]
一個(gè)物體可看作是由無數(shù)個(gè)物點(diǎn)組成的,每一個(gè)物點(diǎn)即一個(gè)發(fā)光點(diǎn)。理想情況下,由于光的直線傳播,各發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過小孔后在光屏上形成了一個(gè)個(gè)光點(diǎn)。由幾何學(xué)知,發(fā)光點(diǎn)與落在光屏上的光點(diǎn)關(guān)于小孔中心一一對稱,因此通過小孔后的光點(diǎn)截面圖案與物體也成中心對稱。又由于光本身由物點(diǎn)發(fā)出,攜帶了物點(diǎn)的特征,如形狀、顏色、光潔度等,因此光點(diǎn)亦即像點(diǎn),光點(diǎn)截面圖案亦即物體的像。再利用像在光屏上的漫反射,我們就看到了小孔成的像,這就是小孔成像的機(jī)制。
[解題過程]
實(shí)際上,由于小孔有一定的幾何尺寸,并非幾何點(diǎn),所以物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過小孔后就形成了擴(kuò)散的光束,落在光屏上就變成了光斑(像斑)而不是光點(diǎn)。光斑間發(fā)生相互重疊,就產(chǎn)生了像的失真??自酱螅獍咴酱?,光斑間重疊越明顯,像失真越嚴(yán)重。因此,物點(diǎn)經(jīng)小孔后成的像總存在著失真,而且失真度主要取決于小孔的相對孔徑的大小。
概括地說,小孔或清晰的像要具備3個(gè)條件。第一,小孔的線度要遠(yuǎn)大于光的波長,人們早先在使用針孔照相機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)小孔很小時(shí),像變得模糊不清。后來人們研究發(fā)現(xiàn),這是由于光出現(xiàn)了衍射的緣故,當(dāng)小孔的線度小到與光的波長可比擬時(shí),通過小孔的光將不再直進(jìn),而是要發(fā)生衍射,這時(shí)的光學(xué)現(xiàn)象顯然已經(jīng)超出了小孔成像的范圍。第二,小孔的線度要遠(yuǎn)小于物體的幾何尺寸。當(dāng)小孔太大時(shí),光班重疊變得非常明顯,像已經(jīng)變得完全失真,這時(shí)在光屏上呈現(xiàn)的是小孔周圍擋光部分的影子。這里我們應(yīng)該注意到,在小孔能夠保證光的直進(jìn)性的前提下,也并不是孔越小越好,孔太小會使通過小孔的光線太弱,因而成的像太暗,使我們無法看清像。第三,小孔成像要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我們才能看到物體成的像。
一個(gè)物體可看作是由無數(shù)個(gè)物點(diǎn)組成的,每一個(gè)物點(diǎn)即一個(gè)發(fā)光點(diǎn)。理想情況下,由于光的直線傳播,各發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過小孔后在光屏上形成了一個(gè)個(gè)光點(diǎn)。由幾何學(xué)知,發(fā)光點(diǎn)與落在光屏上的光點(diǎn)關(guān)于小孔中心一一對稱,因此通過小孔后的光點(diǎn)截面圖案與物體也成中心對稱。又由于光本身由物點(diǎn)發(fā)出,攜帶了物點(diǎn)的特征,如形狀、顏色、光潔度等,因此光點(diǎn)亦即像點(diǎn),光點(diǎn)截面圖案亦即物體的像。再利用像在光屏上的漫反射,我們就看到了小孔成的像,這就是小孔成像的機(jī)制。
[解題過程]
實(shí)際上,由于小孔有一定的幾何尺寸,并非幾何點(diǎn),所以物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過小孔后就形成了擴(kuò)散的光束,落在光屏上就變成了光斑(像斑)而不是光點(diǎn)。光斑間發(fā)生相互重疊,就產(chǎn)生了像的失真??自酱螅獍咴酱?,光斑間重疊越明顯,像失真越嚴(yán)重。因此,物點(diǎn)經(jīng)小孔后成的像總存在著失真,而且失真度主要取決于小孔的相對孔徑的大小。
概括地說,小孔或清晰的像要具備3個(gè)條件。第一,小孔的線度要遠(yuǎn)大于光的波長,人們早先在使用針孔照相機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)小孔很小時(shí),像變得模糊不清。后來人們研究發(fā)現(xiàn),這是由于光出現(xiàn)了衍射的緣故,當(dāng)小孔的線度小到與光的波長可比擬時(shí),通過小孔的光將不再直進(jìn),而是要發(fā)生衍射,這時(shí)的光學(xué)現(xiàn)象顯然已經(jīng)超出了小孔成像的范圍。第二,小孔的線度要遠(yuǎn)小于物體的幾何尺寸。當(dāng)小孔太大時(shí),光班重疊變得非常明顯,像已經(jīng)變得完全失真,這時(shí)在光屏上呈現(xiàn)的是小孔周圍擋光部分的影子。這里我們應(yīng)該注意到,在小孔能夠保證光的直進(jìn)性的前提下,也并不是孔越小越好,孔太小會使通過小孔的光線太弱,因而成的像太暗,使我們無法看清像。第三,小孔成像要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我們才能看到物體成的像。

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