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小孔成像是谁发现的

小孔成像是谁发现的

2023-09-11 17:43 904浏览

物理现象都是一直存在的,只不过是看谁能够发现。如今,我们已经证实了很多物理现象,而这也是很多先人对我们的贡献,便利了我们的生活,促进了我们科技的发展进步。

小孔成像是谁发现的

公元前388年,墨家学派的代表人物之一墨翟(墨子)发现了这一现象,并和学生完成了小孔成像的实验,解释了光沿直线传播的物理特性。

这种光学现象经墨翟、赵友钦、郭守敬等人的研究和解释,以及欧洲一些画家的探索,形成了“光线在同种透明均匀介质中按直线传播”的定律,奠定了几何光学的基础。

定义

小孔成像是一种光学现象,指在发光物体和像屏之间放一个小孔屏,在小孔屏上开一个很小的孔,就可以在像屏上看到发光物体的倒立的实像。由墨翟最早在《墨经》中记载,并得出光沿直线传播的结论。

历史发展

对小孔成像有最早记载的着作,是公元前388年墨翟(墨子)的着作《墨经》中的针孔成像。《经下》提到:“景到,在午有端与景长,说在端”。《经说》提到:“景,光之人,若射。下者之人也高,高者之人也下,足蔽下光,故成景与上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光,故景库内也”。《经下》表明针孔所成的像之所以倒立,原因就在于光线从针孔(“端”)交叉通过。《经说》大意是说:发自人头部的光线,被遮去上面的部分,故成像于下;发自人足部的光线,被遮去下面的部分,故成像于上。从《经说》可以清楚看到,古人已经认识到光是直线行进的,所以常用“射”来描述光线径直向前。

在现存的西方自然研究着作中,最早提及小孔成像问题的着作,是(伪)亚里士多德的着作《问题集》(Problemata)(公元5世纪至6世纪)。该书共含38卷,900余条问题,内容包罗万象,涉及医学、数学、博物学以及各自然科学分支,不仅提出问题,而且尝试解答。现代学者一般认为,亚里士多德本人贡献了少量的问题,其他内容由其他逍遥学派学者完成。

1276年,元代着名天文学家郭守敬创制了一批天文仪器,其中有两件应用了小孔成像原理。其一是景符,据《元史·天文志》记载:“景符之制,以铜叶,博二寸,长加博之二,中穿一窍,茬针芥然。以方框为趺,一端可开阖,支其一端使斜倚,北高南下,往来迁就于虚景之中,窍通日光仅如米许,隐然见横梁于其中。旧法以表端测景,所得者日体上边之景。今以横梁取之实得中景,不容有毫米之差。”用景符测影,不但清晰,且可提高测量精度。另一种仪器是仰仪,因像一口朝天放置的锅,所以得此名。用仰仪观测日食,可以读出日食的方位、食分、时刻等,十分方便。《元史·天文志》记载:“仰仪之制,以铜为之,形若釜,置于砖台。内画周天度,唇列十二辰位。盖俯视验天者也。”

元末时期(1278-1279年),赵友钦将小孔成像的研究推向了高峰。他的着作《革象新书》五卷,现收集在《四库全书》中,在该书第五卷首篇“小罅光景”中,详细地记述了小孔成像实验,有许多独到之处。“小罅”有小洞的意思,“小罅光景”分为两个部分:第一部分描述了日光经壁间小孔成像实验,得出了小孔成像的基本规律,第二部分则应用楼房和蜡烛做模拟实验,不但论证了光的直线传播性质,而且讨论了光源、小孔与像的关系。

至15世纪,西方文艺复兴时期的意大利著名艺术家达·芬奇发现了小孔成像的原理,并用于绘画;16至17世纪,在《根本问题》和《欧几里得远近法》等书籍中,阐述了将透镜与暗箱结合的方法,利用小孔成像的原理逐渐接近照相机的构造。

小孔成像简易制作

准备材料:大小纸盒各一个,保鲜袋,透明胶,蜡烛,剪刀,刀子。

1、找蛋黄派的纸盒,将其一端的盒盖剪掉。

2、然后找一只塑料保鲜袋,就是超市里卖的那种装食品的保鲜袋,白色半透明的,用剪刀剪下一层塑料薄膜,蒙在纸盒的开口上,四周用透明胶带粘牢。

3、再找一个略大一些的纸盒,同样用剪刀把一端的盒盖剪掉。

4、把小纸盒的一端放在大纸盒上,用圆珠笔沿着小纸盒画出它的轮廓,再根据轮廓线在大纸盒上裁出这个缺口的。

5、把小纸盒粘贴保鲜袋的那一端从缺口塞进大纸盒里,

6、把小纸盒的一端用缝衣针扎个小孔。

7、再在小孔正前方放置一支燃烧的蜡烛,这个小孔成像装置就完成了!

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