小孔成像成像的特点和它本质.pdf
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小孔成像成像的特点和它本质小孔成像成像的特点和它本质小孔成像是根据光沿直线传播的特点,成倒立的像.平面镜成像是利用光的反射使人眼看见镜里的虚像.平面镜成像特点:像与物体形状大小完全一样;像和物体到平面镜的距离相等;物体与像的连线与镜面垂直;是虚象.凸透镜成像,有放大有缩小,有虚象有实象,根据物体与透镜以及焦距来决定.小孔成像为了说明的是光的传播---光沿直线传播成在光屏上的像是倒像2平面镜成像是为了说明物体像的性质及光路的可逆性所以我们能看见镜中像镜中像有三个特点1.等大2到平面镜的距离相等3相同两点连线与平面镜相垂直3凸透镜吧比较麻烦得分焦距相距物距什么的你们应该学到一个表格自己看去吧原理:光的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,对黑夜是无能为力的。黑暗给人们以可怕、可恶的感觉,直到今天黑暗仍为人们用来形容邪恶。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”①。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。在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会有这奇怪的现象呢?墨家解释说,光穿过小孔如射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面的光,成影在下边,人的足部遮住了下面的光,成影在上边,就形成了倒立的影。这是对光直线传播的第一次科学解释。墨家还利用光的这一特性,解释了物和影的关系。飞翔着的鸟儿,它的影也仿佛在飞动着。墨家分析了光、鸟、影的关系,揭开了影子自身并不直接参加运动的秘密。墨家指出鸟影是由于直线行进的光线照在鸟身上被鸟遮住而形成的。当鸟在飞动中,前一瞬间光被遮住出现影子的地方,后一瞬间就被光所照射,影子便消失了;新出现的影子是后一瞬间光被遮住而形成的,已经不是前一瞬间的影子。因此,墨家得到了“景不徙”的结论,“景”通“影”,就是说,影子不直接参加运动。那么为什么影子看起来是活动着的呢?这是因为鸟飞动的时候,前后瞬间影子是连续不断地更新着,并且变动着位置,看起来就觉得影是随着鸟在飞动一样。在二千四五百年前,能这样深入细致地研究光的性质,解释影的动和不动的关系,确是非常难能可贵的。墨家还从光线直线传播的原理解释了投影和半影的现象。十四世纪中叶,元代天文数学家赵友钦在他所着的《革象新书》中进一步详细地考察了日光通过墙上孔隙所形成的像和孔隙之间的关系。他发现当孔隙相当小的时候,尽管孔隙的形状不是圆形的,所得的像却都是圆形的;日食的时候,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,只是浓淡不同;如果把像屏移近小孔,所得的像变小,亮度增加。对于这一现象,赵友钦经过精心思索和研究,得出了关于小孔成像的规律。他认为孔相当小的时候,不管孔的形状怎样,所成的像是光源的倒立像,这时孔的大小只不过和像的明暗程度有关,不改变像的形状。当孔相当大的小孔成像示意图。时候,所得到的像就是孔的正立像。为了证实这个结论,赵友钦设计了一个比较完备的实验。在楼下的两间房子的地板中各挖两个直径四尺多的圆井,右边的井深四尺,左边的深八尺,在左井里放置一张四尺高的桌子,这样两井的深度就相同。作两块直径四尺的圆板,板上各密插一千多枝蜡烛,点燃后,一块放在右井井底,一块放在左井桌上。在井口各盖直径五尺、中心开小方孔的圆板,左板的方孔宽一寸左右,右板的方孔宽半寸左右。这时可以看到楼板上出现的都是圆像,只是孔大的比较亮,孔小的比较暗。赵友钦用光的直线传播的道理,说明了东边的烛成像于西,西边的成像于东,南边的成像于北,北边的成像于南,每根烛都有对应的像,由于一千多枝烛是密集成圆的,所成的像也相互连接成为圆像。这样就说明了在光源、小孔、像屏距离不变的情况下,所成的像形状不变,只有照度上的差别:孔大的“