深度认识太阳的小孔成像

孙彬

摘   要：将小孔成像中的小孔看成占据一定空间的实际图形而不是一个纯数学意义的“几何点”，将小孔成像的类型以光的传播方式为依据划分为直线传播式小孔成像、反射式小孔成像和折射式小孔成像，并进行实验研究，以大量的实验证据作为思考的起点，以“光在同种均匀介质中沿直线传播”为思考的工具，对太阳的小孔成像建立统一的模型，并对模型进行实验检验。

关键词：直线传播式小孔成像;反射式小孔成像;折射式小孔成像;模型

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）7-0055-5

1    研究缘起

初中学生学习光学，对“像”的认识通常是从小孔成像开始的，很多学生在学习了光现象和透镜等光学知识之后，对小孔成像有很多疑问，例如：凸透镜成像与凸透镜大小没有关系，那么小孔成像大小与小孔大小之间有无定性或定量的关系？为什么太阳的小孔成像内部明暗程度不均匀？为什么光屏与小孔距离较近时无法承接到像？光的反射、折射是否也能形成小孔成像的光学现象呢？教材通常将入射到地面上的太阳光近似看成平行光，以此来确定凸透镜的焦距，而对于太阳的小孔成像，显然不能将太阳光看成是平行光，学生该如何理解这其中的差异？如果太阳光不是平行光，太阳光入射到小孔的角度是多大，如何合理地解释太阳的小孔成像？

关于小孔成像，很多研究人员从不同的角度做了不同的探索与研究。例如：夏常春老師从理论上给出了如何理解小孔成像的方法[1]，席桑田老师从“像”的定义出发辨析小孔是否成像[2]，程荣贵老师从小孔成像实验器具的研发角度寻找更清晰的像[3]。……