探究小孔成像实验报告

探究小孔成像实验报告

提出问题

用易拉罐自制一个针孔照相机,在观察过程中,发现在室外观察景物时成像总不太清晰,有什么办法可增加清晰度呢。照相机半透膜上得图像会发生大小改变,这大小改变受什么因素影响,又有什么规律呢？ 一:探究像得清晰度实验 思考与假设

根据生活经验,猜想不清晰可能就是由于以下两种情况: 1. 环境中光线太亮,以致于瞧不清半透膜上得像。

2. 孔径太小,光线进入量过少,导致半透膜上得像不清晰 下面就针对这两个假设进行实验验证 实验1像得清晰程度与周围光得强度有关 设计实验:

器材:针孔照相机,光源(F 型发光二极管),黑色卡纸(遮光器) 实验步骤:

1. 为“针孔照相机”用黑色卡纸做了一个圆柱形得“遮光器”,套在针孔照相机成像得一端,以降低半透膜周围光得强度。

2. 在外界光线强,有遮光器时观察像得清晰程度

3. 在外界光线强,无遮光器时观察像得清晰程度

4. 在外界光线弱,有遮光器时观察像得清晰程度

5. 在外界光线弱,无遮光器时观察像得清晰程度

进行实验: 得到以下数据:

外界光线强弱 有无遮光器

成像效果(就是否清

晰)

试验一

强 有 清晰

实验二 强 无 不清晰

实验三 弱 有 较清晰 实验四

弱

无

较清晰

亮,成像越不清晰;周围环境越暗,成像越清晰。(1) 实验2

不带遮光器得针孔照相机成像 带遮光器得针孔照相机成像

设计实验

器材:5个有不同口径小孔得小孔成像仪器,光具座,遮光器,光源

实验步骤:

1、制作出5个有不同口径小孔得小孔成像仪器:分别裁剪5个相同尺寸得易拉罐,

剪掉瓶口,并分别在瓶底钻出5个大小不同得小孔。

2、在光具座上固定一个可发出平行光线得光源,保持光源与小孔之间得距离,用

5个小孔成像仪器分别观测像得大小,并进行比较。

进行实验

1、如图所示,我们制作了5个孔径大小不一得小孔成像仪器:

2

、然后布

置了光具座

与光源:

小孔直径小于1mm时: 小孔直径等于1mm时:

小孔直径等于2mm时: 小孔直径等于5mm时:

d=7mm

d=5mm

d=2mm

d=1mm

d<1mm

光源

光具座

遮光器用于

提高成像质

量,减少误

差,让本实验

结果更明

显。

小孔与光源得距离恒定为35cm

小孔直径等于7mm时:

整理为下表

孔径大小/cm 成像清晰度亮度像得大小1号瓶<1 很清晰很暗很小

2号瓶 1 比较清晰比较暗比较小

3号瓶 2 清晰明亮正常大小4号瓶 3 模糊比较亮比较大

5号瓶 5 很模糊很亮很大

得出结论:在光源与小孔距离一定时,小孔越大,成得像越不清晰。(2)

分析与论证:小孔成像得原理就是这样得:

假设当小孔足够小时,成一个这样得像:

一个较大得小孔就相当于数个较小得小孔得组合,形成得像就就是几个小得像得重合,自然会不清楚:

同理,小孔越大,就相当于越多得像重合,成得像也就越模糊:

二.探究影响像大小因素实验

思考与假设

猜想影响像大小有这几个因素:

1.孔径得大小,孔径越大,像越大

2.相机与物体得距离,距离越长,像越小

3.半透膜与针孔得距离,距离越长,像越大

下面就针对这三个假设因素进行实验验证

实验1 探究像大小与孔径得大小得关系

由表1易得出结论: 孔径越大,成像越大。(3)

实验2 探究像大小与机物距离之间得关系

设计实验:

器材:针孔照相机(针孔与半透膜距离为10cm),光源(F型发光二极管,长度为3cm),光具座,刻度尺,水平工作台

实验步骤:

1.将光源放置在光具座左端“0”刻度线处

2.加厚度使光源中心,针孔,半透膜中心处于同一直线上,便于观察成像

3.将针孔照相机放在3.5cm处,观察成像,量出像得长度

4.以后每隔10cm测量一次,并记录,做7次

注:若像不能完全显示,则先量两亮点之间得距离,同比例放大

进行试验

观察表1可知相机与物体得距离逐渐变长,像逐渐变小,与猜想一致

得出结论:像得大小与相机与物体得距离有关,当光源与针孔半透膜之间距离不变时,相机与物体得距离越长,像越小,反之亦然。(4)

实验误差:测量误差

实验3探究像大小与半透膜针孔距离之间得关系

设计实验:

器材:针孔照相机,比针孔照相机口径略小得纸筒,光源(F型发光二极管,长度为3cm),光具座,刻度尺,水平工作台

实验步骤:

1.将纸筒放入针孔照相机,在外套上半透膜

2.将光源放置在光具座左端“0”刻度线处

3.加厚度使光源中心,针孔,半透膜中心处于同一直线上,便于观察成像

4.将针孔照相机放置与16cm处,观察成像,量出像得长度

5.将纸筒向外拉出1cm,观察成像,量出像得长度,以后每拉出1cm,记录1次,共做

5次

注:若像不能完全显示,则先量两亮点之间得距离,同比例放大

进行试验

观察表2可知半透膜与小孔得距离逐渐变长,像逐渐变大,与猜想一致

得出结论:像得大小与半透膜与小孔得距离有关,当光源与相机物体之间距离不变时,半透膜与小孔得距离越长,像越大,反之亦然。(5) 实验误差:测量误差 进一步探究 提出问题

设光源长度为L1,像长度为L2,相机与物体得距离为L3,半透膜与针孔得距离为L4,则L1,L2,L3,L4之间存在着什么关系呢？ 思考与猜想

取一组数据,实验1中第一次实验,此时L1=3cm,L2=8.5cm,L3=3.5cm,L4=10cm 此时经尝试可发现

13cm 3.5cm 3

28.5cm 10cm 4

L L L L =≈=

再随意得带入几组其它数据也可得到同样得结论,如: 当L1=3cm,L2=5.2cm,L3=16cm,L4=28cm 时 13cm 16cm 3

2 5.3cm 28cm 4L L L L =≈=

则作出猜想 1324L L L L = 半透膜上得像(长度为L2)