为什么小孔成像实验不会产生泊松亮斑(原理示意图详细步骤)
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为什么小孔成像实验不会产生泊松亮斑?
答:
泊松亮斑的原理是光的衍射。使用单色波(比如激光)照射一个尺度比较小的圆屏或者圆球,可以在圆球后方适当距离处在圆球阴影的中心观察到一个亮斑,这就是泊松亮斑。观察到泊松亮斑的最佳圆球尺寸应该与单色光波长相当(可见光约500纳米左右);实验上,圆球直径在一到两个毫米时,仍能观察到肉眼可见的泊松亮斑[1]。具体计算可用半波带法或矢量图解法[2]进行计算。
泊松亮斑实验[1]
小孔成像利用的是光的直线传播。物体表面反射的光通过小孔投到屏上,物体不同位置上的光投到屏上的不同位置,形成倒像。如果光孔过大,物体反射光就会发散到屏上形成一个圆斑,导致像的模糊。
小孔成像示意[3]
然而,如果小孔过小,则衍射效应不能忽略(对就是泊松亮斑的衍射,只不过这里是圆孔衍射),同样导致光的发散和像的模糊。同时考虑这两个效应,一般认为小孔直径d与反射光波长λ、到屏的距离L的最佳关系为=λ,C为比例系数,不同模型的取值在1.4到2之间[3]。
总而言之,泊松亮斑和小孔成像的主要原理不同,泊松亮斑是圆屏衍射;而小孔成像是光在小孔的下直线传播,同时有一定的圆孔衍射产生的不利影响。泊松亮斑的形成条件相比小孔成像要严苛得多
参考资料:
泊松亮斑实验
钟锡华,现代光学基础,北京大学出版社,2003
相机与昆虫复眼
其他答案:
小孔成像光斑亮度不同的原因(小孔成像示意作图步骤)
小孔成像示意作图步骤_小孔
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