用小孔成像时，多小的孔才算小孔？小孔可以有窗户那么大吗？小孔成的像是实像吗？
百科
2025-01-24 00:03
广东
问题：用小孔成像时，到底多小的孔才算小孔？小孔可以有窗户那么大吗？在什么条件下，树荫下可以看到圆形的亮斑？小孔成像可以显示在白纸上，那小孔成的像是实像吗？
解释：不管多大的孔都可以看成小孔，所以，莫说窗户，就是比窗户大很多倍的“孔”，也可看成小孔，也可实现小孔成像。
要知道，大和小都是相对的，都是比较而言的。我们平时说话，有时只简单地说，某个东西大，某个东西小，而不明确指出，某个东西比什么大，或某个东西比什么小。这种说法是为了省事。实际上，虽然没有明说，我们还是暗中（说的人和听的人都心领神会）在把一个东西与另一个东西进行比较。比如，我们说“姚明很高”的时候，实际上是在说，姚明比大部分人的身高，或者比人的平均身高，要高出很多。不过，我们嫌后面的说法太啰嗦，为了省事，我们只简单地说，姚明好高啊！这并不会引起误会，让人以为姚明比楼房还要高。
“小孔成像”中的小孔，也是一种省事的说法。不过，与谈身高不一样的是，我们现在不清楚，孔是大还是小，是与谁比较？是与哪些尺寸比较？
我们来看一下小孔成像中有关的要素：物体，孔，屏幕（可以是墙壁、白纸等）。物体具有一定的大小，物体到孔有一定的距离，屏幕到孔也有一定的距离。孔的大小，就是与这三个尺寸相比。如果孔的尺寸比这三个尺寸中的每一个都小很多倍，那么，这个孔就是小孔。我们就可以在屏幕上看到物体的“像”。如果孔的尺寸，比那三个尺寸中的两个小很多倍，但只比另一个尺寸稍小一点点，那这个孔就够不上“小孔”，屏幕上就看不到物体的像。
注意，我刚才没有说到屏幕的尺寸。屏幕只是把像显现出来的。屏幕如果大，可以把（比如）整个楼房与一大片天空的像显示出来。屏幕如果较小，只能接收到楼房的一个角，也就只能显示出楼房的一个角。屏幕如果再小呢？我们只能看到它被照亮，看不出什么图案。可是，只要在这位置换一个更大的屏幕，我们就能看到楼房和天空的像。
在家里，如果把窗户蒙住，只漏出几厘米大的一个孔，在正对着窗户的墙壁上，会看到窗外的景色。这证明了，几厘米的孔在这里也算小孔。原因就在于，屋外的物体，比如楼房、树木，都是十几米或几十米高的大家伙，它们到我们的窗户的距离，也有几十米，窗户到屋里的墙壁，也有好几米。如果孔只有几厘米，与那三个尺寸比较起来，当然算是很小了。
如果我们把整个窗户敞开，对面墙壁上看不到窗外景物的像。因为，窗户的尺寸比它到墙壁的距离，小不了很多倍，所以不是小孔。
有一种小孔成像的现象，每个人都见过很多次，那就是，树荫下的地面上的圆形或椭圆形的亮斑。这是太阳通过树叶的缝隙在地面上所成的像。每个圆斑就是太阳的一个像。我们来检查一下这里的三个尺寸：这里物体是太阳，当然是很大很大的；太阳到树叶缝隙的距离，当然也是很大很大的；最后一个距离，是树叶缝隙到地面的距离，这个距离的大小，要看树的高矮了。如果树很高，树叶又很密，那么，树叶之间的缝隙比那三个尺寸都小很多倍，显然是小孔，可以在地面产生太阳的像。如果树很低，叶子又稀稀拉拉，比如一株玫瑰，那地面永远看不到椭圆形的亮斑——只会看到叶片的阴影。
日食时，太阳变成弯月形或环形，这时候，树荫下的圆斑也会变成相应的形状。想象一种很高很高的树，比如几千米米高的树，那么，即使树叶的缝隙有一两米那么大，即像窗户那么大，与它到地面的距离比起来，这缝隙还是小得多，可以在地面产生太阳的像——这时的亮斑有足球场那么大！
至于小孔成的像是不是实像，这问题两句话说不清。课本上在讲平面镜成像与凸透镜成像时，说，实像能在屏幕上显示出来，虚像不能。小孔成的像显然可以在屏幕上显示，但是它与通常说的实像不是一回事。小孔成像与平面镜和透镜成像的原理存在非常大的区别，以至于有人提出，不应该把小孔成的像叫做“像”。这里就不多谈了吧。
