小孔成像时,对小孔的要求是?说明什么特点

Question

小孔成像时,对小孔的要求是?说明什么特点

Answer 1

小孔能够成像,而且能够成实像
1、小孔成像的条件是什么?
概括地说,小孔或清晰的像要具备3个条件.第一,小孔的线度要远大于光的波长,人们早先在使用针孔照相机时发现,当小孔很小时,像变得模糊不清.后来人们研究发现,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拟时,通过小孔的光将不再直进,而是要发生衍射,这时的光学现象显然已经超出了小孔成像的范围.第二,小孔的线度要远小于物体的几何尺寸.当小孔太大时,光班重叠变得非常明显,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,小孔成像要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我们才能看到物体成的像.
2、小孔成像的机制是什么?
一个物体可看作是由无数个物点组成的,每一个物点即一个发光点.理想情况下,由于光的直线传播,各发光点发出的光线经过小孔后在光屏上形成了一个个光点.由几何学知,发光点与落在光屏上的光点关于小孔中心一一对称,因此通过小孔后的光点截面图案与物体也成中心对称.又由于光本身由物点发出,携带了物点的特征,如形状、颜色、光洁度等,因此光点亦即像点,光点截面图案亦即物体的像.再利用像在光屏上的漫反射,我们就看到了小孔成的像,这就是小孔成像的机制.
实际上,由于小孔有一定的几何尺寸,并非几何点,所以物点发出的光线经过小孔后就形成了扩散的光束,落在光屏上就变成了光斑（像斑）而不是光点.光斑间发生相互重叠,就产生了像的失真.孔越大,光斑越大,光斑间重叠越明显,像失真越严重.因此,物点经小孔后成的像总存在着失真,而且失真度主要取决于小孔的相对孔径的大小.