小孔成像特点(初二物理小孔成像知识点)

首先，针孔成像

公元前5世纪，中国古代科学家墨子在他的著作《墨子》中记录了对光的特性和反射的观察和思考，记录了光通过小孔在平面上形成倒影的现象。在西方，大约公元前330年，古希腊哲学家

科学家亚里士多德也记录了小孔的成像，并在教科书中提出了暗室的概念。

490年，达芬奇在《大西洋手稿》中第一次以图片的形式记录了暗室的概念和操作。艺术家可以通过投影在暗房中描绘真实的生活场景。他们以暗室为工具，在画布上勾勒出自然景物的大致轮廓，然后填充颜色。

我们可以把现代相机的原始形态追溯到暗室，它的成像原理就是针孔成像。暗室是黑暗封闭的房间。光线通过一个很小的孔射进来，在墙上投射出影像。这个图像是洞外的场景，但它看起来是颠倒的。这是现代照相机的原型。暗室涉及两个技术问题。入光孔的大小一方面决定了投射到后墙上图像的亮度，另一方面也决定了如何固定图像。从这两个问题出发，很多科学家都奔向了摄影术的发明。

1550年，数学家卡尔达诺(1501-1576)发明了在暗室里安装一个镜头来控制图像焦点的方法。

1611年，德国人约翰尼斯·开普勒(1571-1630)发明了便携式暗箱，并首次使用了暗箱的概念。

773年，瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒(Karl Wilhelm Scheele，1742-1786)发现，通过化学还原反应，可见光谱的蓝紫色端对氯化银起了明显的作用，促使其从银盐转变为金属盐。

罗兰·巴特(1915~)提醒我们:“摄影是两个不相关过程的交集。一个是化学过程:光在固定的表面产生化学作用；另一个是物理过程:通过光学器件形成图像的过程。”“画家使用的暗箱只是一种物理过程的结果；照相机的本质可能在于化学的发现”。我们可以理解，正是因为这两个过程的结合，摄影这种媒介才最终产生。

第二，眼睛和相机的区别

眼睛的视觉系统在视网膜上形成倒像(图1-1-5)，其原理与照相机镜头在胶片或数字图像传感器上形成倒像非常相似。眼睛和相机的结构都像一个盒子，它们似乎都是根据相同的光学原理成像的。在盒子的一端，有一个洞，洞的大小控制着入射光的数量。同时，镜头控制焦点。经过一系列的折射，洞外的世界在盒子的另一端形成一个影像。

在眼睛的视觉系统中，眼睛的角膜和晶状体相当于晶状体，可收缩的瞳孔相当于大小可变的光圈，由大脑控制的眼调节肌相当于相机的测光系统、自动光圈系统和对焦系统，视网膜相当于传统的胶片或数字图像传感器。

1637年，勒内·勒内·笛卡尔(1596~1650)在他的著作《折射光学》中，通过实验验证了眼睛和照相机之间的相似成像关系，并解释了图像是如何在视网膜上形成的。这个实验最初是这样进行的:将一个解剖好的牛眼放在一个封闭的窗户上的小孔上，牛眼向外看。小心翼翼地把靶心底部的膜取出来，直到底部薄而透明，眼球没有破裂。这时候用纸巾把它放在靶心后面。当室外光线较暗时，可以通过靶心在纸上形成外界的倒影。这个实验充分证明了眼睛的结构和相机的工作原理是一样的，它能形成大脑能识别的倒像。

此外，眼睛的视觉系统与照相机的区别在于:

(1)感知光的亮度范围不同，也就是我们常说的曝光纬度差。容差是指感光材料以正确的比例记录场景亮度范围的能力。拍摄场景表面最亮部分和最暗部分之间的差异可以用亮暗比例数来表示。假设场景最亮的部分比最暗的部分亮20倍，那么明暗差的比例数就是1: 20。眼睛对光的感知亮度范围远大于相机的感光范围。比如在晴天，虽然室外景物和室内反射光的亮度差异很大，但我们的眼睛仍然可以同时清晰地看到室内和室外的景物。这种效果是相机永远达不到的。相机只能专注于室内景物的准确曝光，导致窗外景物曝光过度，细节丢失，或者专注于窗外景物的准确曝光，导致室内陈设曝光不足，细节丢失。因此，在摄影实践中，一定要遵循摄影感光材料的基本特性，而不是依靠自己的视觉经验作为唯一的参考。

(2)视角不同。相机可以随意更换不同焦距的镜头，根据不同焦距的镜头使视角变小或变大。眼睛的视角正好相当于一个定焦镜头。

(3)相机能看到一些眼睛看不到的东西，如高速运动的物体、透视图像\红外图像等。

总之眼睛和相机还是有很多细微的区别，但以上的区别是比较明显的，也会对相机成像产生很大的影响。

三。卤化银成像原理与数字成像

摄影的重点是把光变成照片。其实照片就是让你产生错觉的东西。把任何物体反射的光收集在一张纸上就是照片。

通常这个过程需要通过一组镜头来实现，然后图像会被永久记录下来。记录方法有:

1.化学方法

卤化银是由银和一些卤素形成的光敏化合物。可以和明胶乳剂结合制成感光材料，也就是我们用的胶片。卤化银成像是用胶片拍照，并在暗室中用一些化学药品将照片显影的过程。

2.数字方式

数字成像是利用图像传感器采集图像，比如我们用数码相机拍照，然后通过数据存储和处理器、计算机对图像进行后期处理，最后显示或打印出来的过程。数字图像艺术具有快速性和普及性的优点。