小孔能夠成像,而且能夠成實(shí)像
1、小孔成像的條件是什么?
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?cè)缦仍谑褂冕樋渍障鄼C(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(huì)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.
2、小孔成像的機(jī)制是什么?
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(duì)稱,因此通過小孔后的光點(diǎn)截面圖案與物體也成中心對(duì)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.
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.孔越大,光斑越大,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(duì)孔徑的大小.