探究小孔成像實驗報告

探究小孔成像實驗報告

提出問題

用易拉罐自制一個針孔照相機，在觀察過程中，發現在室外觀察景物時成像總不太清晰，有什么辦法可增加清晰度呢。照相機半透膜上的圖像會發生大小改變，這大小改變受什么因素影響，又有什么規律呢？

一：探究像的清晰度實驗

思考與假設

根據生活經驗，猜想不清晰可能是由于以下兩種情況：

環境中光線太亮，以致于看不清半透膜上的像。

孔徑太小，光線進入量過少，導致半透膜上的像不清晰

下面就針對這兩個假設進行實驗驗證

實驗1像的清晰程度和周圍光的強度有關

設計實驗：

器材：針孔照相機，光源(F型發光二極管)，黑色卡紙(遮光器)

實驗步驟：

為“針孔照相機”用黑色卡紙做了一個圓柱形的“遮光器”，套在針孔照相機成像的一端，以降低半透膜周圍光的強度。

在外界光線強，有遮光器時觀察像的清晰程度

在外界光線強，無遮光器時觀察像的清晰程度

在外界光線弱，有遮光器時觀察像的清晰程度

在外界光線弱，無遮光器時觀察像的清晰程度

進行實驗：

得到以下數據：

外界光線強弱有無遮光器成像效果(是否清晰)試驗一強有清晰實驗二強無不清晰實驗三弱有較清晰實驗四弱無較清晰

得出結論：通過實驗可以得出，成像的清晰程度與周圍光線強度有關，周圍環境越亮，成像越不清晰；周圍環境越暗，成像越清晰。(1)

實驗2

設計實驗

器材：5個有不同口徑小孔的小孔成像儀器，光具座，遮光器，光源

實驗步驟：

制作出5個有不同口徑小孔的小孔成像儀器：分別裁剪5個相同尺寸的易拉罐，剪掉瓶口，并分別在瓶底鉆出5個大小不同的小孔。

在光具座上固定一個可發出平行光線的光源，保持光源與小孔之間的距離，用5個小孔成像儀器分別觀測像的大小，并進行比較。

進行實驗

1、如圖所示，我們制作了5個孔徑大小不一的小孔成像儀器：

然后布置了光具座和光源：

小孔直徑小于1mm時： 小孔直徑等于1mm時：

小孔直徑等于2mm時： 小孔直徑等于5mm時：

小孔直徑等于7mm時：

整理為下表

孔徑大小/cm成像清晰度亮度像的大小1號瓶<1很清晰很暗很小2號瓶1比較清晰比較暗比較小3號瓶2清晰明亮正常大小4號瓶3模糊比較亮比較大5號瓶5很模糊很亮很大

得出結論：在光源與小孔距離一定時，小孔越大，成的像越不清晰。(2)

分析和論證：小孔成像的原理是這樣的：

假設當小孔足夠小時，成一個這樣的像：

一個較大的小孔就相當于數個較小的小孔的組合，形成的像就是幾個小的像的重合，自然會不清楚：

同理，小孔越大，就相當于越多的像重合，成的像也就越模糊：

二．探究影響像大小因素實驗

思考與假設

猜想影響像大小有這幾個因素：

孔徑的大小，孔徑越大，像越大

相機與物體的距離，距離越長，像越小

半透膜與針孔的距離，距離越長，像越大

下面就針對這三個假設因素進行實驗驗證

實驗1 探究像大小與孔徑的大小的關系

由表1易得出結論: 孔徑越大，成像越大。(3)

實驗2 探究像大小與機物距離之間的關系

設計實驗：

器材：針孔照相機(針孔與半透膜距離為10cm)，光源(F型發光二極管，長度為3cm)，光具座，刻度尺，水平工作臺

實驗步驟：

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線上，便于觀察成像

將針孔照相機放在3.5cm處，觀察成像，量出像的長度

以后每隔10cm測量一次，并記錄，做7次

注：若像不能完全顯示，則先量兩亮點之間的距離，同比例放大

進行試驗

得到以下數據:

實驗次數距離物體遠近/cm像的大小/cm第一次3.58.5第二次13.53.2第三次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表1

觀察表1可知相機與物體的距離逐漸變長，像逐漸變小，和猜想一致

得出結論：像的大小與相機與物體的距離有關，當光源與針孔半透膜之間距離不變時，相機與物體的距離越長，像越小，反之亦然。(4)

實驗誤差：測量誤差

實驗3探究像大小與半透膜針孔距離之間的關系

設計實驗：

器材：針孔照相機，比針孔照相機口徑略小的紙筒，光源(F型發光二極管，長度為3cm)，光具座，刻度尺，水平工作臺

實驗步驟：

將紙筒放入針孔照相機，在外套上半透膜

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線上，便于觀察成像

將針孔照相機放置與16cm處，觀察成像，量出像的長度

將紙筒向外拉出1cm，觀察成像，量出像的長度，以后每拉出1cm，記錄1次，共做5次

注：若像不能完全顯示，則先量兩亮點之間的距離，同比例放大

總結

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