探究小孔成像实验报告.doc

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=7mmd=5mmd=2mmd=1mmd1mm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35cm2、 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：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3.58.5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28.005.2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时则作出猜想 D OBA针孔光源（长度为L1）半透膜上的像（长度为L2）相机与物体的距离（长度为L3）半透膜与针孔的距离（长度为L4）C论证：图1如图1，ABCD，则BAO=CDO, ABO=DCO 又AOB=DOC 则AOBDOC 则 则则结论（4）得证：L1,L4不变，L2L3=L1L4,L3与L2成反比，则L3越大，L2越小 结论（5）得证：L1，L3不变， L2与L4成正比，则L4越大，L2越大又可发现，若L1,L3+L4=k不变、则，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：加遮光器2