摄影基础知识之针孔成像原理

　　针孔成像源于公元前春秋战国时期，据墨翟〈公元前468—前376年）及其弟子在所著的 《墨经》中记载，春秋战国时期人们已经知道针孔成像原理，并且会利用针孔成像来绘制陶瓷 器皿上的图形。北宋时期的学者沈括〈 1031 —1095年）在他的《梦溪笔谈》一书中，对针孔成像原理作了进一步的分析和说明。

一、针孔成像原理

　　根据几何光学的知识，我们知道发光物体所发射的光，是由无数个光点所组成的，这些小 光点通过针孔，投射到白色屏幕上，就形成了物体的影像。光线是直线传播的，并会聚到投影 中心^针孔，因此物体上半部分所对应的点，通过针孔在屏幕的下方成影；物体下半部分所 对应的点，通过针孔在屏幕上方成影。同理，左边的光点成影于右边，右边的光点成影于左边。 这样，与景物所对应的光点，通过针孔后，在屏幕上结成左右相反、上下倒置的景物影像。

二、针孔成像的规律

　　针孔是一个投影中心，从物体上反射的每一个光点都要会聚到这个投影中心，然后才能继 续沿直线传播、扩散，最后在白色屏幕上结成该物体的影像。在针孔成像中，物体离投影中心 (针孔〉愈远，其影像愈小，观察屏离投影中心（针孔〉愈远，其影像愈大。

　　从物体上反射的每一个光点，实际上都是一个极为窄小的光朿，这个小光束是发散性的， 我们称之为光锥，物体所对应的小光点称为光锥的尖端，通过投影中心反映到屏幕上的光斑称为光锥的底。由于小光束成发射状的缘故，落在屏幕上的光迹，并不是点，而是一片光斑，所以 在屏幕上结成的影像，实际上是由无数个光斑相交叠合组成的。这种光斑，在摄影术语中被称为分散圈。这些光斑直径小于0.0254mm时，人眼不能分辨，因而视为光点。光斑的大小，取 决于针孔的大小，取决于物体发光点与针孔之间、针孔与屏幕之间的距离。针孔愈大，发光点 与针孔之间的距离愈近，屏幕与针孔之间的距离愈远，所得到的光斑愈大;反之，光斑则愈小。

　　针孔的大小，还决定了影像的清晰程度和影像的明暗程度，针孔愈大，影像愈明亮，但这时 光斑变大，影像变模糊；反之，针孔愈小，影像变暗，光斑变小，影像愈来愈清晰。矛盾的是，要 使影像明亮，针孔必须开大，而针孔开得太大，又不能结成清晰的影像；针孔也不能开得过小， 如果开得过小，不仅影像亮度减弱，而且还会发生光的衍射现象，也不能结成清晰的影像。

　　由于上述原理，针孔成像用于摄影时，就失去了其实际应用的价值，人们不得不根据它的 成像原理，来逐渐发展透镜成像。尽管如此，针孔成像箱，仍然是现代照相机的始祖。