一道涉及到物理的天文题求解

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/05 02:18:56
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晚上用一架一百万像素的数码相机拍摄10公里远处山路上迎面开来的一辆开着前面大灯的轿车。相机镜头口径是1.2厘米,对应20度×20度的视场。请问所拍的相片上能不能分辨出那辆车的前灯是两个?

这道题目分解为两部分,一部分是透过镜头——有可能过了相机口径就不能分辨,第二部分是到达感光板——也有可能是因为感光器不够小所以不能分辨。

根据Rayleigh公式,

角分辨率=1.22λ/D,λ为波长,D为镜头有效直径。

假设两个灯距离为1.5m,10公里外,到达镜头的张角tanθ≈θ= 1.5E-4 rad弧度

设灯光为黄光,大约600nm,所以透过镜头后的角分辨率=1.22λ/D=6.1E-5,所以透过该镜头是可以分辨的。

下面,光继续进入感光器。

相机拍摄的为近似平面对称的锥形张角,可以估计相邻的感光点的张角(把20°化为弧度制为π/9)为π/9/1000= 3.5E-4rad。这里1000就是100万像素的平方根

此时的分辨率仅有3.5E-4rad,比灯到达镜头的张角要大,所以不能分辨。

因此,最终决定你的相机不能分辨的,不是镜头;镜头是可以分辨的,而是由于你的100万像素太低。

多问一句:为什么可以直接用100万像素的分辨率和入射的张角比较呢?因为入射的张角经过了镜头,由于镜头整体起了汇聚作用,等价于正透镜(就是凸透镜),所以入射的张角只会变得更小,3.5E-4rad大于 1.5E-4,当然也大于比 1.5E-4小的数。