109年:視覺光學(2)

有關針孔(pinhole)的敘述,下列何者錯誤?

A可用光線直線進行來解釋
B孔徑太小會產生繞射現象
C其成像為直立的實像
D其作用為加強景深

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考驗針孔(pinhole)的光學特性。針孔的原理基於光線直線傳播(rectilinear propagation of light),廣泛應用於視光學中測試矯正後視力的上限(排除屈光問題),以及針孔相機的成像原理。

針孔成像的四大特性:

  1. 光線直線進行(幾何光學解釋)
  2. 孔徑過小時產生繞射(波動光學效應)
  3. 成像為倒立的實像(inverted real image)
  4. 景深(depth of field)趨近無限大

選項分析

(A) 可用光線直線進行來解釋 ✅

針孔的基本成像原理即幾何光學中的「光線直線傳播」,物體各點發出的光線通過針孔後,只有直線方向的光線能穿透,形成對應的像點於另一側。此陳述正確

(B) 孔徑太小會產生繞射現象 ✅

當孔徑縮小至可與光的波長相比擬時(微米級),光波的繞射(diffraction)效應顯著,造成影像模糊、清晰度下降。此陳述正確

(C) 其成像為直立的實像 ❌

針孔成像為倒立(inverted)的實像(real image),而非直立的實像。光線自物體各點穿越針孔後交叉,投射在針孔後方的成像平面上,形成上下左右均翻轉的倒像。此陳述錯誤,即本題答案

(D) 其作用為加

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