探究小孔成像实验报告.docx
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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.
，套在针孔照相机
为“针孔照相机”用黑色卡纸做了一个圆柱形的“遮光器”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
遮光器
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:
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
小孔直径小于1mm时:
小孔直径等于1mm时:
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1
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:
形成的像就是几个小的像的重
一个较大的小孔就相当于数个较小的小孔的组合,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，贝U先量两亮点之间的距离，同比例放大
进行试验
得到以下数据:
实验次数
距离物体远近/cm
像的大小/cm
第一次
3.5
8.5
第二次
13.5
3.2
第三次
23.5
1.3
第四次
33.5
0.7
第五次
43.5
0.6
第六次
53.5
0.5
第七次
63.5
0.3
表1
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，贝U先量两亮点之间的距离，同比例放大进行试验
得到以下数据：
实验次数
半透膜和小孔的距离/cm
像的大小/cm
第一次
28.00
5.2
第二次
29.00
5.6
第三次
30.00
5.8
第四次
31.00
5.8
第五次
32.00
5.9
表2
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L仁3cm,L2=8.5cm,L3=3.5cm,L4=10cm此时经尝试可发现
L13cm3.5cmL3
L28.5cm10cmL4
再随意的带入几组其它数据也可得到同样的结论，如：
当L仁3cm，L2=5.2cm，L3=16cm，L4=28cm时
L13cm16cmL3
L25.3cm28cmL4
则作出猜想
L1L3
L2L4
论证:
C
半透膜上的像（长度为
L2）
如图1,AB//CD则/BAOMCDO,/ABOMDCO
又/AOBMDOC
则厶AOB^^DOC
则ABAOBO
、DCDOCO
则口L3
L2L4
则结论（4）得证：
L1,L4不变，L2XL3=L1XL4,L3与L2成反比，贝UL3越大,
L2越小
L1L2
结论（5）得证：
L1，L3不变，，L2与L4成正比，贝UL4越大，L2
L3L4
越大
又可发现，若L1，L3+L4=k不变、则总，则L3越大'L2越小可得结论:
当光源与光源半透膜距离一定时，相机与物体的距离越大，像越小。
（6）
如此只要知道L1,L2,L3,L4中任意3个数的值，就能得出第4个数的值
总结
经过以上探究实验与论证，对于针孔照相机的小孔成像原理已有了一个充分的认识。
以下两个因素会对像的清晰度造成影响：
1.环境中的光线，光线越强，清晰度越差，反之亦然。
解决方法：
加遮
2.与孔径的大小有关，孔径越小，越清晰以下三个因素会对像的大小造成影响：
1.孔径的大小，孔径越大，像越大，反之亦然。
2.相机与物体的距离，距离越长，像越小，反之亦然。
3.半透膜与针孔的距离，距离越长，像越大，反之亦然。
4.当光源与光源半透膜距离一定时，相机与物体的距离越大，像越小
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