Почему изображение перевёрнуто?

Лучи идут прямолинейно и пересекаются в отверстии: верх предмета попадает в низ экрана, низ — в верх. Это свойство проекции через одну точку, не особенность линзы.

Всегда ли меньшее отверстие делает картинку резче?

До известного предела: меньше отверстие — меньше геометрическое пятно от каждой точки. Слишком узкое отверстие даёт дифракцию на краях, и резкость снова падает. Есть оптимальный размер.

Как h_i = h_o · v/u связано с формулой тонкой линзы?

У линзы 1/f = 1/u + 1/v задаёт, где лежит резкое изображение. У обскуры нет фокуса: все расстояния «в фокусе», а размер задаёт только подобие. Это предельный случай очень слабой линзы и бесконечной глубины резкости.

Почему при отодвигании экрана изображение тускнеет?

Площадь проекции растёт, а поток от предмета тот же, поэтому освещённость падает. Для точечного источника освещённость убывает примерно как 1/v².

Камера-обскура

Подобные треугольники: высота изображения h_i = h_o · v/u.

О модели

Камера-обскура строит изображение без линзы: лучи от предмета проходят малое отверстие и дают перевёрнутую проекцию на экране. Из подобия треугольников h_i = h_o · (v/u), где u — расстояние до предмета, v — до экрана. Изображение больше, если экран дальше или предмет ближе. Тот же поток света распределяется по большей площади — изображение тускнеет. Модель лучевая: отверстие как точка; дифракция только как оговорка о пределе резкости. Меняются высота предмета, u и v.

Для кого: 8–10 класс: прямолинейное распространение света и построение изображения.

Ключевые понятия

камера-обскура
подобные треугольники
построение изображения
геометрическая оптика
отверстие
перевёрнутое изображение
увеличение
лучевая модель

Как это работает

Предмет, отверстие и экран образуют подобные треугольники: |h_i|/h_o = v/u, изображение перевёрнуто. На схеме лучи от верха и низа предмета пересекаются в отверстии. Дифракция не считается — это введение в построение изображения до линз.

Часто задаваемые вопросы

Почему изображение перевёрнуто?: Лучи идут прямолинейно и пересекаются в отверстии: верх предмета попадает в низ экрана, низ — в верх. Это свойство проекции через одну точку, не особенность линзы.
Всегда ли меньшее отверстие делает картинку резче?: До известного предела: меньше отверстие — меньше геометрическое пятно от каждой точки. Слишком узкое отверстие даёт дифракцию на краях, и резкость снова падает. Есть оптимальный размер.
Как h_i = h_o · v/u связано с формулой тонкой линзы?: У линзы 1/f = 1/u + 1/v задаёт, где лежит резкое изображение. У обскуры нет фокуса: все расстояния «в фокусе», а размер задаёт только подобие. Это предельный случай очень слабой линзы и бесконечной глубины резкости.
Почему при отодвигании экрана изображение тускнеет?: Площадь проекции растёт, а поток от предмета тот же, поэтому освещённость падает. Для точечного источника освещённость убывает примерно как 1/v².

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 50 в «Оптика и свет».

Вся категория →

ПопулярноеШкольные