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小孔成像
来源:中央纪委监察部网站   编辑:延边州纪委01   发布时间:2018-02-02 10:48:32 关注

  在一个明亮的物体与屏幕间放一块挡板,挡板上开一个小孔,在屏幕上会形成物体的一个倒立的实像,这种现象被称为小孔成像。

  小孔成像现象的发现是早期光学研究中揭示光的直线传播性的最重要的证据之一,也是后世照相、幻灯等技术诞生的物理基础。

  成书于战国中期(约公元前4世纪中叶以前)的《墨经》最早述及小孔成像现象。在《墨经》的“经下”和“经说下”两篇中记载了一系列关于光线成像、成影以及镜面反射规律的论述,是世界上最早的关于光学问题的论述,小孔成像问题就是其中一条。其中不仅描述了光线通过小孔在墙壁上形成倒立实像的现象,而且还讨论了成像机制,正确地指出形成倒像的根本原因在于光的直进性。

  自《墨经》以后,后世学者如沈括(1031—1095)、赵友钦(约13世纪中叶—14世纪中叶)等又对小孔成像现象进行了更深入的研究和讨论。其中赵友钦还设计了大型实验,他动用上千根蜡烛作为光源,在屋内地面上开凿最深达8尺(约2.6米)的深井作为物距,以从地面到天花板的距离作为像距,对孔的大小与形状、光源亮度、像距、物距等因素对成像效果的影响进行细致的研究,做出了中国古代对小孔成像问题最为系统、完整的论述。

  在西方,最早记载小孔成像现象的是希腊哲学家亚里士多德(公元前384—公元前322)。他在《问题集》(公元前4世纪后半叶)中记述了阳光穿过树叶或柳条制品的间隙在地上成像的现象,并尝试对其原因进行了讨论,不过他给出的解释基本上是错误的。此后,直到公元10世纪,阿拉伯学者海什木才对小孔成像的原理给出了正确的解释。这一工作与海什木的其他光学发现一样,后来传入欧洲,成为文艺复兴后欧洲相关研究的基础。


 
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