Номер 7, страница 257 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 8. Оптика. Параграф 40. Закон прямолинейного распространения света. Вопросы - номер 7, страница 257.

Условие.

7. Что такое камера-обскура? Почему для получения чёткого изображения отверстие в её передней стенке должно быть достаточно малым?

Решение.

Камера-обскура (от лат. camera obscūra — «тёмная комната») — это простейшее оптическое устройство, которое представляет собой светонепроницаемый ящик или комнату с очень маленьким отверстием в одной из стенок. Принцип её работы основан на фундаментальном свойстве света — его прямолинейном распространении. Лучи света, отражённые от внешних объектов, проходят через это отверстие и проецируются на противоположную стенку, которая служит экраном. Поскольку лучи от верхней точки объекта попадают на нижнюю часть экрана, а лучи от нижней точки — на верхнюю, изображение на экране получается действительным, но уменьшенным и перевёрнутым.

Для получения чёткого изображения отверстие в передней стенке камеры-обскуры должно быть достаточно малым. Это связано с тем, что каждая точка на поверхности наблюдаемого объекта отражает свет во все стороны.

• Если отверстие будет большим, то от одной и той же точки объекта через него пройдёт широкий пучок световых лучей. Этот пучок, попав на экран, создаст не точку, а целое световое пятно (так называемый «кружок нерезкости»). Изображение всего объекта сложится из множества таких перекрывающихся пятен, в результате чего оно будет сильно размытым и нечётким.
• Когда же мы уменьшаем размер отверстия, мы ограничиваем количество лучей, проходящих от каждой точки объекта. Через достаточно малое отверстие (пинхол) от каждой точки объекта проходит лишь очень узкий пучок лучей. В идеализированном случае через точечное отверстие проходит всего один луч. Этот луч создаёт на экране изображение точки в виде очень маленького пятнышка. Совокупность таких практически точечных изображений от всех точек объекта и формирует резкое, чёткое изображение.

Таким образом, чем меньше отверстие, тем меньше размер пятна от каждой точки объекта на экране и тем резче получается изображение. Однако стоит отметить, что при чрезмерном уменьшении отверстия (до размеров, сопоставимых с длиной волны света) начинают сказываться волновые свойства света, в частности дифракция, которая также приводит к размытию изображения. Поэтому для каждой камеры-обскуры существует оптимальный размер отверстия, при котором достигается максимальная резкость.

Ответ: Камера-обскура — это светонепроницаемый ящик с малым отверстием, который создаёт перевёрнутое изображение на противоположной стенке за счёт прямолинейного распространения света. Отверстие должно быть малым, чтобы от каждой точки объекта на экран проходил максимально узкий пучок лучей. Это позволяет изображению каждой точки быть почти точечным, а не размытым пятном, что в совокупности даёт чёткое изображение всего объекта.