參差的樹葉相互交疊,顯露出不規(guī)則的縫隙,在陽(yáng)光的照射下,地上的光斑卻大多是圓形(如圖1),這是為什么呢?其實(shí),早在公元前4世紀(jì),《墨經(jīng)》中就有關(guān)于小孔成像的文字記錄。北宋科學(xué)家沈括、宋元時(shí)期的趙友欽等還對(duì)小孔成像現(xiàn)象進(jìn)行了更深入的研究。今天我們一起來(lái)做一個(gè)“小孔相機(jī)”,來(lái)研究這個(gè)現(xiàn)象吧!
準(zhǔn)備材料:薯片筒、硬紙片、薄膜紙(如圖2),其他還有橡皮筋、膠水、小刀等工具。
用小刀在薯片筒底部中心處扎一個(gè)直徑3~5毫米的孔,如圖3。
用硬紙片卷成一個(gè)直徑略小于薯片筒內(nèi)徑的紙筒,并將薄膜套在紙筒的一端,用橡皮筋固定。然后,將套有薄膜的一段插入薯片筒中,如圖4。一個(gè)簡(jiǎn)易的小孔相機(jī)就做好啦!
小孔是“相機(jī)”的鏡頭,如圖5,我們將其對(duì)準(zhǔn)明亮的物體,就可以在筒內(nèi)薄膜上觀察到物體倒立的像啦!
如圖6,我們用“F”字樣的光源可以更容易分辨出像的性質(zhì)。所成的像上下顛倒,左右相反,為什么會(huì)這樣呢?
其實(shí)光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。從圖7中可以看出,燭焰頂端點(diǎn)A發(fā)出的光沿直線通過小孔照射在光屏點(diǎn)A′處,同樣,點(diǎn)B發(fā)出的光照射在光屏點(diǎn)B′處。因此,小孔成像所成的像是上下顛倒、左右相反的。
小孔成像技術(shù)在天文學(xué)、攝影等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。例如,在天文觀測(cè)中,觀測(cè)者可以通過小孔收集來(lái)自遙遠(yuǎn)星體的光線,觀測(cè)和研究宇宙中的天體。感興趣的同學(xué)可以查閱資料,了解更多它的應(yīng)用。
(作者單位:江蘇省南京江北新區(qū)浦口外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高新分校)