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。照相机半透膜上的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：探究像的清晰度实验

思考与假设

根据生活经验，猜想不清晰可能是由于以下两种情况：

1.环境中光线太亮，以致于看不清半透膜上的像。

2.孔径太小，光线进入量过少，导致半透膜上的像不清晰

下面就针对这两个假设进行实验验证

实验1像的清晰程度和周围光的强度有关

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的“遮光器”，套在针孔照相机

成像的一端，以降低半透膜周围光的强度。

2.在外界光线强，有遮光器时观察像的清晰程度

3.在外界光线强，无遮光器时观察像的清晰程度

4.在外界光线弱，有遮光器时观察像的清晰程度

5.在外界光线弱，无遮光器时观察像的清晰程度

不带遮光器的针孔照相机成像

带遮光器的针孔照相机成像

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（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

得出结论：通过实验可以得出，成像的清晰程度与周围光线强度有关，周围环境越亮，成像越不清晰；周围环境越暗，成像越清晰。（1）

实验2

设计实验

器材：5个有不同口径小孔的小孔成像仪器，光具座，遮光器，光源

实验步骤：

1、制作出5个有不同口径小孔的小孔成像仪器：分别裁剪5个相同尺寸的易拉

罐，剪掉瓶口，并分别在瓶底钻出5个大小不同的小孔。

2、在光具座上固定一个可发出平行光线的光源，保持光源与小孔之间的距离，

用5个小孔成像仪器分别观测像的大小，并进行比较。

进行实验

1、如图所示，我们制作了5个孔径大小不一的小孔成像仪器：

d=7mm

d=5mm

d=2mm

d=1mm

d<1mm

2、然后布置了光具座和光源：

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：

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。

小孔与光源的距离恒定为35cm

小孔直径等于7mm时：

整理为下表

孔径大小/cm 成像清晰度亮度像的大小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，成的像越不清晰。（2）

分析和论证：小孔成像的原理是这样的：

假设当小孔足够小时，成一个这样的像：

一个较大的小孔就相当于数个较小的小孔的组合，形成的像就是几个小的像的重合，自然会不清楚：

同理，小孔越大，就相当于越多的像重合，成的像也就越模糊：

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.孔径的大小，孔径越大，像越大

2.相机与物体的距离，距离越长，像越小

3.半透膜与针孔的距离，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 探究像大小与孔径的大小的关系

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的关系

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，量出像的长度

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，则先量两亮点之间的距离，同比例放大

进行试验

观察表1可知相机与物体的距离逐渐变长，像逐渐变小，和猜想一致

得出结论：像的大小与相机与物体的距离有关，当光源与针孔半透膜之间距离不变时，相机与物体的距离越长，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的关系

设计实验：

器材：针孔照相机，比针孔照相机口径略小的纸筒，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，量出像的长度

5.

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

注：若像不能完全显示，则先量两亮点之间的距离，同比例放大

进行试验

观察表2可知半透膜和小孔的距离逐渐变长，像逐渐变大，和猜想一致

得出结论：像的大小与半透膜和小孔的距离有关，当光源与相机物体之间距离不变时，半透膜和小孔的距离越长，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，相机与物体的距离为L3，半透膜与针孔的距离为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 =≈=

再随意的带入几组其它数据也可得到同样的结论，如： 当L1=3cm ，L2=5.2cm ，L3=16cm ，L4=28cm 时 13cm 16cm 32 5.3cm 28cm 4L L L L =≈= 则作出猜想 1324L L L L =