小孔是谁发明的(小孔成像的发明者是谁)

baike.aiufida.com 小编在本篇文章中要讲解的知识是有关小孔是谁发明的小孔成像的发明者是谁的内容,详细请大家根据目录进行查阅。

文章目录:

谁发明了小孔成像

墨翟

我国的尘链颤学者—墨翟(墨子)和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光沿直线进行的性质,早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。

用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒影,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,墙体上像的大小也会随之发生变化,这种现象说明了光沿直线传播的性质。

扩展资料

墨子的研究——

在一间黑暗的小唤拦屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会有这奇怪的现象呢。墨家解释说,光穿过小孔如射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面的光,成影在下边,人的足部遮住了下面的光,成影在上边,就形成了倒立的影。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。

墨家还利用光的这一特性,解释了物和影的关系。飞翔着的鸟儿,它的影也仿佛在飞动着。墨家分析了光、鸟、影的关系,揭开了影子自身并不直派败接参加运动的秘密。墨家指出鸟影是由于直线行进的光线照在鸟身上被鸟遮住而形成的。

小孔成像的发明者

墨翟

前468-376

两千多年以前,我国学者韩非,在他的书里记载了一个有趣的故事:有人请了一个画匠为他画一张画。三年以后,画匠告诉他:“画成了!”他一看,八尺长的木板上只涂了一层漆,什么画也没有,便大发脾气,认为画匠欺骗了他。画匠说:“请你修一座房子,房子要有一堵高大的墙,再在这堵墙对面的墙上开一扇大窗户。把木板放在窗上,太阳一出来,你在对面的墙上就可以看到一幅图画。”他半信半疑,照画匠的话去办。果然,在屋子的墙壁上出现了亭台楼阁和往来车马的图象,好像一幅绚丽多彩的风景画。尤其奇怪的是,画上的人和车还在动,不过都是倒着的!

大约两千四五百年以前,我国的学者—-墨翟和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光的直线进行的性质。这是对光直线传播的第一次科学解释。《墨经》中这样纪录了小孔成像:

“景到,在午有端,与景长。说在端。”

“景。光之人,煦若射,下者之人也高;高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。蚂嫌在远近有端,与于光,故景库内也。”

这里的“到”古文通“倒”,即倒立的意思。“午”指两束光线正中交叉的意思。“端”在古汉语中有“终极”,“微点”的意思。“在坦如午有端”指光线的交叉点,即针孔。物体的投影之所以会出现倒像,是因为光线为直线传播,在针孔的地方,不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。“与”指针孔的位置与投影大小的关系而言。“光之闷信手人,煦若射”是一句很形象的比喻。“煦”即照射,照射在人身上的光线,就像射箭一样。“下者之人也高;高者之人也下”是说照射在人上部的光线,则成像于下部;而照射在人下部的光线,则成像于上部。于是,直立的人通过针孔成像,投影便成为倒立的。“库”指暗盒内部而言。“远近有端,与于光”,指出物体反射的光与影像的大小同针孔距离的关系。物距越远,像越小;物距越近,像越大。

《墨经》在两千多年前关于针孔成像的描述,与今天的照相光学所讲的是完全吻合的

小孔成像是我国哪个著名的思想家的弟子在哪一书中叙述的?

小孔成像是古典光学中一种重要成像现象,在中国古代光学发展过程中得到过透彻研究,是古人在光学领域取得成就的一个重要方面。

最早从实验角度观察和解释小孔成像的,当推《墨经》。《墨经》的《经下》篇记录了墨家对此问题的认识:

《经》:“景到,在午有端,与景长,说在端。”

《说》:“景:光之人,煦若射。下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首凯纯亏蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光,故景库内也。”

对本条具体文字的解说,学界有不同意见,但基本上都同意这是用光行直线原理对小孔成像现象的解释。一般认为,“到”同“倒”,“午”指光线的交叉,“端”指光线交叉后在暗室壁小孔处形成的光点。有学者认为,文中的“人”字为“入”之误,此说是有道理的。墨家大意是说,在小孔成像情况下,由于小孔的存在,使得入射光线在小孔处形成交叉,从下边射入的光线进入暗室以后,来到了上边,从上边射入的光线则来到了下边,因此就在暗室中生成了倒像。

这里提到的“像”是广义的,它也可以是投影。例如人站在太阳和小孔之间,在合适条件下,孔后的屏上在太阳均匀的光像之中就出现了一个人的倒影,这就是投影。《墨经》中提到首足蔽光之语,表明当时实验中所观察到的可能确为投影,而不是像。无论是投影还是像,它们具有倒像特征是相同的,给人的启迪也一样,那就是光沿直线传播,由于暗室小孔的约束,进入室内后生成倒像。从《墨经》本条来看,墨家对此是有清晰认识的。

由于墨学的衰微,《墨经》在很长时间不为人们所解,墨家在小孔成像实验中所获得的认识也就没有被很好地继承下来。秦汉以降,对小孔成像的研究还处于重新发现现象、从头探讨机理的状态。其中被提及较多的是所谓“倒塔影”,唐代段成式《盯神酉阳杂俎》曾有“海翻则塔影倒”之语,表明他不解此理。宋代陆游《老学庵笔记》、元代杨瑀《山居新话》,均曾提及此现象。延至明清,记述者更为多见,甚至还有人专门搜集各地“倒塔影”的实例,这表明“倒塔影”这种物理现象是受到人们普遍注意了的。

在对小孔成像现象重新发现过程中,梁朝沈约值得一提,他的《咏月诗》说:

“月华临静夜,夜静灭氛埃,方晖竟户入,圆影隙中来。”(《艺文类聚》卷一)

他这里描述了两种现象,一种是“方晖竟户入”,即月光从屋门中射入,按门的形状,在室内地上投射出方形光斑;另一种是“圆影隙中来”,室外满月高悬,透过壁上小孔,投在室内地上仍然是圆月一轮。这两种情况,隙是小孔,月光通过小孔后在室内生成的是月亮的像,在满月情况下,这一像当然也是圆的,与小孔形状无关;而对于屋门,它的尺度相应于室内成像的距离而言,已远远大于小孔成像之要求,这时月光裤空可被视为平行光,它这时投影到地上的是门的形状,而不是月亮的像。沈约以这样两种现象作对比,说明他对这二者的差异是有所察觉的。而产生这种现象的原因是什么,则还要等到宋末元初的赵友钦乃至更晚至清末的郑复光,才得以揭示出来。

在沈约之后,明确对小孔成像现象作出理论阐释的是宋代沈括。他用“格术”对之作解,认为是由物出发的入射光线受小孔约束,而生成与物具有“本末相格”之势的像,即倒像。其具体内涵与《墨经》颇类,本书已有论述,这里不再多说。

完全从实验角度出发,详细探讨小孔成像机理的,当推赵友钦。他首先观察到了日、月通过壁间小孔成像的情况,发现:壁间小孔的形状虽然千奇怪状,但透过小孔的日光所成的像都是圆的;而且孔的大小可以不一样,但生成的日的像的大小都一样,只不过孔大的生成的像亮些,孔小的生成的像淡。日食时,室内日的像上也出现相应状况,其食分与室外相等。他还发现,当孔径大到可以容纳日月的视直径时,室内出现的就不再是日的像,而是孔本身的投影了,即所谓“大隙之景必随其隙之方圆长短以为形。”(《革象新书·小罅光景》)赵友钦的描述类同于沈约的发现而更为细致。非但如此,他还精心设计了一个大型的小孔成像实验,对成像过程各因素的作用做了认真探讨。

他以楼房为实验室,在左右两个房间各挖圆阱,阱直径四尺,左阱深八尺,右阱深四尺。再作两块直径均为四尺的木板,每块上面都插上一千根蜡烛。实验时,左面阱中可放一张四尺高的桌子,然后将两块插有蜡烛的板分别放在左右阱中,用板盖住阱口,左边盖阱口的板中央挖去了一个边长为一寸的方孔,右边板中央则挖去边长为一寸半的方孔(如图)。烛光就透过方孔将光线投射到楼板上,在需要改变像距时,则在楼板下面悬上大木板,以之作为像屏。

赵友钦这样的布置很有道理,这使得他可以任意固定或调节各种成像因素,从而弄清它们在成像过程中的作用,揭开小孔成像奥秘。用他自己话来说:“于是烛也、光也、窍也、景也,四者之间消长盈虚之故,从可考矣。”

在实验中,他首先保持光源、小孔、像屏三者距离不变,观察孔的大小和形状对像的影响,发现两个像大小相似,只是浓淡不同。他用像素叠加和光线直进观念进行解释,说:“千烛自有千景,其景随小窍点点而方。”每一支烛光都透过小孔在楼板上投下一个光斑,这些光斑每一个都像小孔一样,呈现方形,其位置透过小孔与烛相对。虽然每个光斑都是方的,但“偏中之景千数交错,周遍叠砌,则总成一景而圆。”对于大孔,每一支烛光透过去的光都要多些,叠加的结果,像的亮度自然要强些。

然后,他做“小景随日月亏食”的模拟实验,“向右阱东边减却五百烛,观其右间楼板之景缺其半于西,乃小景随日月亏食之理也。”接着,他进一步调节光源,灭去阱中大部分蜡烛,只剩下疏密相间的二三十支,这时楼板下的像,就由这互不相连的二三十个“方景”组成一个圆形,而且很淡,这直观地表明,像屏上圆形的像的确是由方形的光斑组成的。最后,他只点燃一支蜡烛,这时像屏上只剩下一个“方景”,赵友钦解释说:这是因为“窍小而光形尤小,窍内可以尽容其光。”这就是“大景随空罅之像”的道理。

赵友钦还分别改变了物距和像距,并做了大孔成像实验,最后得出结论说:“是故小景随光之形,大景随空之像,断乎无可疑者。”王锦光等曾详细研究了赵友钦的小孔成像实验,并列表总结了赵友钦实验的内容(王锦光、洪震寰《中国光学史》,湖南教育出版社,1986年版,86页),对于我们了解这一实验,很有裨益。该表主要内容如下:

由此表可见,凡是小孔成像所涉及到的因素赵友钦几乎都做了探讨。非但如此,他还从理论上对实验现象做了解说,其解说的出发点是像素叠加和光行直线,这是正确的。

赵友钦之后,清代郑复光对小孔成像做了进一步研究,他的《镜镜詅痴》和《费隐与知录》对之都有专条描述。不过,这已经是19世纪中叶的事情了。

在小孔成像的应用方面,元代郭守敬发明的景符引人注目,对此,本书有专文讨论,这里就不再多说了。

墨翟是怎样解释“小孔成像”的?

小孔成像是用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与烛之间,屏幕上就会形成烛的倒像的现象。如果前后移动中间的板,像的大小也会随之发生变化。古代人民从大量的观察事实中认识到光是沿直线传播的,并通过小孔成像实验证明了光这一性质。这在世界上是绝无仅有的。小孔成像在我国研究历史久远,前后沿续近2000年,最早涉及该现象的当属先秦时期的墨家,墨家以研究自然现象著称,在其代表作《墨经》中就记述了小孔成像的现象。

在战国末期的诸侯国韩国,有一个人请了一位画匠为他画一张画。画匠告诉他,这幅画需要很长时间,因此让他回家耐心等候。3年后的一天,画匠终于告诉他,他要的画现在画成了。这个人来到画匠家一看,只见8尺长的木板上只涂了一层漆,什么画也没有。于是,他非常气愤,认为画匠欺骗了他。

画匠说:“请不要生气,看这幅画需要一座房子,房子要有一堵高大的墙,再在这堵墙对面的墙上开一扇大窗户,然后把木板放在窗上。每天早晨太阳一出来,你就会在对面的墙上看到这幅图画了。”

这个人半信半疑,照画匠的吩咐修了一座房子。果然,在屋子的墙壁上出现了亭台楼阁和往来车马的图像,好像一幅绚丽多彩的风景画。

尤其奇怪的是,画上的人和车还在动,不过都是倒着的!这个人端详着这幅画,一时间,不知是喜还是忧。

其实,对于倒像现象,此前的墨翟已经通过成像闹激侍实验,并对之作出了合理的解释。

墨翟是春秋末战国初期著名的思想家、教育家、科学家、军事家,也是墨家学派的创始人。后来其弟子收集其语录,完成《墨子》一书传世。其中就有关于倒像的记述。

墨家的小孔成倒像实验非常有趣:在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会有这奇怪的现象呢?

墨家解释说,光穿过小孔如射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面的光,成影在下边,人的足部遮住了下面的光,成影在上边,就形成了倒立的影。

墨家还利用光的这一特性,解释了物和影的关系。飞翔着的鸟儿,它的影也仿佛在飞动着。对此,墨家分析了光、鸟、影的关系,揭开了影子自身并不直接参加运动的秘密。液吵

墨家指出,鸟影是由于直线行进的光线照在鸟身上被鸟遮住而形成的。当鸟在飞动中,前一瞬间光被遮住出现影子的地方,后一瞬间就被光所照射,影子便消失了;新出现的影子是后一瞬间光被遮住而形成的,已经不是前一瞬间的影子。

对于小孔成像现象,元代天文数学家赵友钦经过精心思索和研究,他设计了一个比较完备的实验程序。

首先在楼下两间房子地板中各挖两个直径4尺多的圆井,右边井深4尺,左边深8尺,在左井里放置一张4尺高的桌子,这样两井的深度就相同。然后做两块直径4尺的圆板,板上各密插1000多支蜡烛,点燃后,一块放在右井井底,一块放在左井桌上。

接着在井口各盖直径5尺,中心开小方孔的圆板,左板的方孔宽1寸左右,右板的方孔宽半寸左右。这时,就可以看到楼板上出现的都是圆像,只是孔大的比较亮,孔小的比较暗。

赵友钦用光的直线传播的道理,说明了东边的蜡烛成像于西,西边的成像于东,南边的成像于北,北边的成像于南。由于1000多支烛是密集成圆形的,所成的像也相互连接成为圆像。

在光源、小孔、像屏距离不变的情况下,所成的像形状不变,只有照度上的差别:孔大的“所容之光较多”,因而比较亮;孔小的“所容之光较少”,因而比较暗。

如果把右井里东边的蜡烛熄灭500支,那右边房间楼板上的像西边缺半,相当于日月食的时候影和日、月食分相等一样。

如果在左边中蜡烛疏密相间,只燃点二三十支,那像虽是圆形分铅毁布,但是各是一些不相连接的暗淡方像。如果只燃一支烛,方孔对于烛光源来说不是相当小,因而出现的是方孔的像;把所有的烛重新点着,左边的像就恢复圆形。

在实验中,赵友钦又在楼板上平行于地面吊两块大板作为像屏,这时像屏距孔近,看到的像变小而明亮。接着去掉两块吊板,仍以楼板作为像屏,撤去左井里的桌子,把蜡烛放到井底,这时左井的光源离方孔远,左边的楼板上出现的像变小,而且由于烛光弱,距离增加后亮度也变弱。

从这些实验结果,赵友钦归纳得出了小孔成像的规律,指出了光源的远近、强弱和小孔、像屏的远近之间的关系:

像屏近孔的时候像小,远孔的时候像大;烛距孔远的时候像小,近孔的时候像大;像小就亮,像大就暗;烛虽近孔,但是光弱,像也就暗;烛虽远孔,但是光强,像也就亮。

实验的最后一步是撤去覆盖井面的两块板,另在楼板下各悬直径一尺多的圆板,右板开4寸的方孔,左板开各边长5寸的三角形孔,调节板的高低,就是改变光源、孔、像屏之间的距离。

这时,仰视楼板上的像,左边是三角形,右边是方形。这说明孔大的时候所成的像和孔的形状相同:孔距屏近,像小而明亮;孔距屏远,像大而暗淡。

赵友钦从实验中得出了小孔的像和光源的形状相同、大孔的像和孔的形状相同的结论,并指出这个结论是“断乎无可疑者”。用如此严谨的实验,来证明光的直线传播,阐明小孔成像的原理,这在当时世界上是绝无仅有的,充分表现了我国古代劳动人民的智慧。

关于小孔是谁发明的和小孔成像的发明者是谁的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的知识了吗?如果你还想了解更多百科问答相关的内容,记得收藏关注本站。

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