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1 # 章彥博
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2 # 甜甜向上精心創作
不能。利用小孔成像可製成針孔相機,知道為什麼沒人用嗎?亮度太差。因為小孔成像的原理是光的直線傳播,可理解為物體上的一個點只有一條光線照射到像的對應點上。實用的照相機是利用凸透鏡成像的特點製成的,照射到每一個像點的光線都很多,所以,亮度較高。折射望遠鏡的物鏡就相當於照相機,所以小孔成像得到的像比望遠鏡物鏡成的像,亮度差的多,即使再透過顯微鏡觀察,也僅僅是放大,而不能提高亮度。
理想的小孔成像當然可以這麼做,但也只是理論上可以這麼做。有兩個互相矛盾的限制:解析度與亮度。同時,解析度本身也是有限制的,即衍射極限。
首先來論證為什麼在理論上可以。這裡主要忽略的,就是光強的影響,不考慮觀測者螢幕上的各種噪聲。小孔成像雖然成的是虛像,但投在屏上仍然能看得清,這是因為孔足夠小的緣故。而螢幕又是漫反射的平面,所以可以用顯微鏡進行觀測。這是理論上可行的。
然而,解析度與亮度是兩個矛盾的東西。要看的足夠遠,解析度就要足夠大,孔就得小,否則影象就會模糊。然而,孔太小,透進的光就會變少。
很多顯微鏡的載物臺下面,都有一個凹面鏡。這稱為「反光鏡」。反光鏡的作用,就是給被觀測物補光的。為什麼要補光呢?顯微鏡將很小的一塊區域,放大幾十上千倍,由於能量守恆,其光強就會相應地減弱幾十上千倍。如果不進行補光,人是無法看清的。(雖然說,人對光強的反應,是對數形式的,但上千倍的減弱,仍然會對觀測起到干擾作用。)
回到問題中,解析度要足夠大,光強就會很弱。很多時候,即使不在顯微鏡中看,人眼也無法直接看清螢幕上的影象。記得有一位攝影師,用針孔成像拍攝長城,曝光了好幾個小時。可見其光之弱。
更為要命的是,即便有了很強的微光夜視功能,解析度也無法一直提高。由於「衍射極限」的存在,孔如果太小,就會發生衍射,使得畫面反而變得模糊。衍射極限的公式可以近似寫為:
θ=1.22λ/D
對於550nm的綠光來說,如果針孔只有0.1mm,衍射角就可以達到0.0067度,一個縱深一米的螢幕,模糊半徑就可以達到6毫米。這樣的畫面已經是一片模糊了。
所以,總結來說。這個東西可以做。但由於基礎規律的限制,解析度無法不斷提高,是沒有發展前途的。