探究小孔成像實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、探究小孔成像實(shí)驗(yàn)報(bào)告提出問(wèn)題用易拉罐自制一個(gè)針孔照相機(jī)，在觀察過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在室外觀察景物時(shí)成像總不太清晰，有什么方法可增加清晰度呢。照相機(jī)半透膜上的圖像會(huì)發(fā)生大小改變，這大小改變受什么因素影響，又有什么規(guī)律呢？ 一：探究像的清晰度實(shí)驗(yàn) 思考與假設(shè)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，猜測(cè)不清晰可能是由于以下兩種情況：1. 環(huán)境中光線太亮，以致于看不清半透膜上的像。2. 孔徑太小，光線進(jìn)入量過(guò)少，導(dǎo)致半透膜上的像不清晰下面就針對(duì)這兩個(gè)假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1像的清晰程度和周?chē)獾膹?qiáng)度有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：器材：針孔照相機(jī)，光源 F型發(fā)光二極管，黑色卡紙遮光器實(shí)驗(yàn)步驟：1. 為“針孔照相機(jī)用黑色卡紙做了一個(gè)圓柱形的“遮光器成像，套

2、在針孔照相機(jī)的一端，以降低半透膜周?chē)獾膹?qiáng)度。2. 在外界光線強(qiáng)，有遮光器時(shí)觀察像的清晰程度3. 在外界光線強(qiáng)，無(wú)遮光器時(shí)觀察像的清晰程度4. 在外界光線弱，有遮光器時(shí)觀察像的清晰程度5. 在外界光線弱，無(wú)遮光器時(shí)觀察像的清晰程度不帶遮光器的針孔照相機(jī)成像帶遮光器的針孔照相機(jī)成像遮光器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 得到以下數(shù)據(jù)外界光線強(qiáng)弱有無(wú)遮光器成像效果是否清晰試驗(yàn)一強(qiáng)有清晰實(shí)驗(yàn)二強(qiáng)無(wú)不清晰實(shí)驗(yàn)三弱有較清晰實(shí)驗(yàn)四弱無(wú)較清晰得出結(jié)論：通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出，成像的清晰程度與周?chē)饩€強(qiáng)度有關(guān)，周?chē)h(huán)境越亮，成像越不清晰；周?chē)h(huán)境越暗，成像越清晰。1實(shí)驗(yàn)2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材：5個(gè)有不同口徑小孔的小孔成像儀器，光具座，遮光器，光

3、源實(shí)驗(yàn)步驟：1、 制作出5個(gè)有不同口徑小孔的小孔成像儀器：分別裁剪5個(gè)相同尺寸的易拉 罐，剪掉瓶口，并分別在瓶底鉆出 5個(gè)大小不同的小孔。2、在光具座上固定一個(gè)可發(fā)出平行光線的光源，保持光源與小孔之間的距離，用5個(gè)小孔成像儀器分別觀測(cè)像的大小，并進(jìn)行比擬。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1、如下圖，我們制作了 5個(gè)孔徑大小不一的小孔成像儀器:2、然后布置了光具座和光源光源光具座遮光器用于 提高成像質(zhì) 量，減少誤 差，讓本實(shí) 驗(yàn)結(jié)果更明顯小孔直徑小于 1mm小孔與光源的距離恒定為 35cm時(shí)：小孔直徑等于1mm時(shí)：小孔直徑等于7mm時(shí):(2)整理為下表孔徑大小/cm成像清晰度亮度像的大小1號(hào)瓶<1很清晰很暗1很小

4、2號(hào)瓶1比擬清晰比擬暗比擬小3號(hào)瓶2清晰明亮正常大小4號(hào)瓶3模糊比擬亮比擬大5號(hào)瓶5很模糊很亮很大得出結(jié)論：在光源與小孔距離一定時(shí)，小孔越大，成的像越不清晰。分析和論證：小孔成像的原理是這樣的假設(shè)當(dāng)小孔足夠小時(shí)，成一個(gè)這樣的像一個(gè)較大的小孔就相當(dāng)于數(shù)個(gè)較小的小孔的組合,形成的像就是幾個(gè)小的像的重合，自然會(huì)不清楚：同理，小孔越大，就相當(dāng)于越多的像重合，成的像也就越模糊二?探究影響像大小因素實(shí)驗(yàn) 思考與假設(shè)猜測(cè)影響像大小有這幾個(gè)因素:1. 孔徑的大小，孔徑越大，像越大2. 相機(jī)與物體的距離，距離越長(zhǎng)，像越小3. 半透膜與針孔的距離，距離越長(zhǎng)，像越大下面就針對(duì)這三個(gè)假設(shè)因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1探究像大

5、小與孔徑的大小的關(guān)系由表1易得出結(jié)論：孔徑越大，成像越大。3實(shí)驗(yàn)2探究像大小與機(jī)物距離之間的關(guān)系設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：器材：針孔照相機(jī)針孔與半透膜距離為10cm,光源F型發(fā)光二極管，長(zhǎng)度為3cm,光具座，刻度尺，水平工作臺(tái)實(shí)驗(yàn)步驟：1. 將光源放置在光具座左端“0 刻度線處2. 加厚度使光源中心，針孔，半透膜中心處于同一直線上，便于觀察成像3. 將針孔照相機(jī)放在3.5cm處，觀察成像，量出像的長(zhǎng)度4. 以后每隔10cm測(cè)量一次，并記錄，做 7次注：假設(shè)像不能完全顯示，貝 U先量?jī)闪咙c(diǎn)之間的距離，同比例放大進(jìn)行試驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)次數(shù)距離物體遠(yuǎn)近/cm像的大小/cm第一次3.58.5第二次13.53.2第

6、三次23.51.3第四次33.50.7第五次43.50.6第六次53.50.5第七次63.50.3觀察表1可知相機(jī)與物體的距離逐漸變長(zhǎng)，像逐漸變小，和猜測(cè)一致得出結(jié)論：像的大小與相機(jī)與物體的距離有關(guān)，當(dāng)光源與針孔半透膜之間距離 不變時(shí)，相機(jī)與物體的距離越長(zhǎng)，像越小，反之亦然。4實(shí)驗(yàn)誤差：測(cè)量誤差 實(shí)驗(yàn)3探究像大小與半透膜針孔距離之間的關(guān)系設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：器材：針孔照相機(jī)，比針孔照相機(jī)口徑略小的紙筒，光源F型發(fā)光二極管，長(zhǎng)度為3cm，光具座，刻度尺，水平工作臺(tái)實(shí)驗(yàn)步驟:1?將紙筒放入針孔照相機(jī)，在外套上半透膜2.3.4.5.將光源放置在光具座左端“0刻度線處加厚度使光源中心，針孔，半透膜中心處于同一直

7、線上，便于觀察成像 將針孔照相機(jī)放置與16cm處，觀察成像，量出像的長(zhǎng)度將紙筒向外拉出1cm，觀察成像，量出像的長(zhǎng)度，以后每拉出 共做5次注：假設(shè)像不能完全顯示，貝 U先量?jī)闪咙c(diǎn)之間的距離，同比例放大1cm，記錄1次，進(jìn)行試驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)次數(shù)半透膜和小孔的距離/cm像的大小/cm第一次28.005.2第二次29.005.6第三次30.005.8第四次31.005.8第五次32.005.9表2觀察表2可知半透膜和小孔的距離逐漸變長(zhǎng)，像逐漸變大，和猜測(cè)一致得出結(jié)論：像的大小與半透膜和小孔的距離有關(guān)，當(dāng)光源與相機(jī)物體之間距離不變時(shí)，半透膜和小孔的距離越長(zhǎng)，像越大，反之亦然。5實(shí)驗(yàn)誤差：測(cè)量誤差

8、 進(jìn)一步探究提出問(wèn)題設(shè)光源長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，像長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,相機(jī)與物體的距離為L(zhǎng)3，半透膜與針孔的距離為L(zhǎng)4，那么L1，L2，L3, L4之間存在著什么關(guān)系呢？思考與猜測(cè)取一組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn) 1中第一次實(shí)驗(yàn)，此時(shí) L仁3cm,L2=8.5cm丄3=3.5cm丄4=10cm 此時(shí)經(jīng)嘗試可發(fā)現(xiàn)L1 3 cm 3.5cm L3L2 8.5cm 10cmL4再隨意的帶入幾組其它數(shù)據(jù)也可得到同樣的結(jié)論，如：當(dāng) L 仁 3cm，L2=5.2cm，L3=16cm，L4=28cm 時(shí)L1 3cm 16cm L3L2 5.3cm 28cm L4那么作出猜測(cè)L1 L3L2 L4論證:為L(zhǎng)1C光源長(zhǎng)度半透膜上的像長(zhǎng)度為L(zhǎng)2如圖

9、 1, AB CD 那么/ BAOM CDO, / ABOM DCO又 /AOBM DOC那么厶 AOBAA DOC貝?AB AO BO、DC DO CO那么口 L3L2 L4那么結(jié)論4得證：L1,L4不變，L2X L3=L1 X L4,L3與L2成反比，貝U L3越大,L2越小結(jié)論5得證：L1，L3不變，L1 L2，L2與L4成正比，貝 U L4越大，L2L3 L4越大又可發(fā)現(xiàn)，假設(shè)L1, L3+L4=k不變、那么總，那么L3越大L2越小可得結(jié)論:當(dāng)光源與光源半透膜距離一定時(shí)，相機(jī)與物體的距離越大，像越小。6如此只要知道L1,L2,L3,L4中任意3個(gè)數(shù)的值，就能得出第 4個(gè)數(shù)的值總結(jié)經(jīng)過(guò)以上探究實(shí)驗(yàn)與論證，對(duì)于針孔照相機(jī)的小孔成像原理已有了一個(gè)充分的認(rèn)識(shí)。以下兩個(gè)因素會(huì)對(duì)像的清晰度造成影響：解決方法：加遮1. 環(huán)境中的光線，光線越強(qiáng)，清晰度越差，反之亦然