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小孔成像與透鏡成像

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成像就是生物樣本的造影技術(shù),依照樣本尺度大小可以概分為組織造影與細(xì)胞分子的顯微技術(shù)。這些大致都需要光學(xué)技術(shù)配合生物樣本的特性發(fā)展,少數(shù)會(huì)使用光以外的波動(dòng)性質(zhì),例如核磁共振、超音波等等。


小孔成像


一個(gè)帶有小孔的板遮擋在屏幕與物之間,屏幕上就會(huì)形成物的倒像,我們把這樣的現(xiàn)象
叫小孔成像。前后移動(dòng)中間的板,像的大小也會(huì)隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象反映了光沿直線傳播的性質(zhì)。




小孔成像,大約兩千四五百年以前,我國(guó)的學(xué)者——墨翟(墨子)和他的學(xué)生,做了世界上第一個(gè)小孔成倒像的實(shí)驗(yàn),解釋了小孔成倒像的原因,指出了光的直線進(jìn)行的性質(zhì)。這是對(duì)光直線傳播的第一次科學(xué)解釋。


用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在墻體與物之間,墻體上就會(huì)形成物的倒影,我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。前后移動(dòng)中間的板,墻體上像的大小也會(huì)隨之發(fā)生變化,這種現(xiàn)象說(shuō)明了光沿直線傳播的性質(zhì)。

 
小孔成像實(shí)驗(yàn)

1、按圖所示放好蠟燭、小孔屏和毛玻璃屏。點(diǎn)燃蠟燭,調(diào)整蠟燭和屏的高度,使蠟燭的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一條直線上。蠟燭和小孔屏的距離不宜過(guò)大。調(diào)整后,可以在毛玻璃屏上看到蠟燭火焰倒立的實(shí)像。


2、移動(dòng)蠟燭或毛玻璃屏的位置,可以看到,蠟燭距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越遠(yuǎn),得到的像越大。




 
得到的道理

1、只要小孔足夠小,無(wú)論孔的形狀如何,對(duì)所成像的清晰程度和像的形狀都沒(méi)有太大的影響。


2、像距孔越近,所成像越小且亮;反之,越大且暗。


3、孔距蠟燭越近,所成像越大且暗;反之,越小且亮。


4、小孔成像的實(shí)驗(yàn)中,所成的像為倒立的實(shí)像,且像的大小、清晰程度與上面的結(jié)論有關(guān)。

  透鏡成像

透鏡成像


透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡成像規(guī)律就是:物體放在焦點(diǎn)之外,在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像,實(shí)像有縮小、等大、放大三種。物距越小,像距越大,實(shí)像越大。物體放在焦點(diǎn)之內(nèi),在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距越大,像距越大,虛像越大。凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用,它的成像規(guī)律則要復(fù)雜得多。

  




在光學(xué)中,由實(shí)際光線匯聚成的像,稱(chēng)為實(shí)像,能用光屏承接;反之,則稱(chēng)為虛像,只能由眼睛感覺(jué)。有經(jīng)驗(yàn)的物理老師,在講述實(shí)像和虛像的區(qū)別時(shí),往往會(huì)提到這樣一種區(qū)分方法:“實(shí)像都是倒立的,而虛像都是正立的?!彼^“正立”和“倒立”,當(dāng)然是相對(duì)于原物體而言。


平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像,都是正立的;而凹面鏡和凸透鏡所成的實(shí)像,以及小孔成像中所成的實(shí)像,無(wú)一例外都是倒立的。當(dāng)然,凹面鏡和凸透鏡也可以成虛像,而它們所成的兩種虛像,同樣是正立的狀態(tài)。


那么人類(lèi)的眼睛所成的像,是實(shí)像還是虛像呢?我們知道,人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,那么外界物體在視網(wǎng)膜上所成的像,一定是實(shí)像。根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,視網(wǎng)膜上的物像似乎應(yīng)該是倒立的??墒俏覀兤匠?匆?jiàn)的任何物體,明明是正立的???這個(gè)與“經(jīng)驗(yàn)規(guī)律”發(fā)生沖突的問(wèn)題,實(shí)際上涉及到大腦皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。


當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于透鏡的一倍焦距小于二倍焦距時(shí),物體成倒立的像,當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí),像逐漸變大,像到透鏡的距離也逐漸變長(zhǎng);當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí),物體成放大的像,是虛像。


當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于二倍焦距時(shí),物體成倒立的像,這個(gè)像是蠟燭射向凸透鏡的光經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚而成的,是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn),能用光屏承接,是實(shí)像。當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí),物體成正立的虛像。







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