探究小孔成像的奧秘.doc

探究小孔成像的奧秘 宋昱 1提出問題 光現(xiàn)象中小孔能否成像？小孔成的是什么像？小孔成像，多大的孔就不能成像呢？小孔成像與小孔形狀是否有關(guān)系？小孔成像為什么有時大有時小？小孔成像的特點(diǎn)是什么？小孔為什么能夠成像？由許多小孔構(gòu)成網(wǎng)孔能否成像？ 2實(shí)驗(yàn)探究 教師通過引導(dǎo)學(xué)生先閱讀教材，與學(xué)生分析、思考，然后用實(shí)驗(yàn)來充分的探究所想到的問題和猜想。針對學(xué)生的疑問，可以歸納分類設(shè)計出以下幾套實(shí)驗(yàn)探究方案，并由學(xué)生分組完成探究課題。 2.1小孔和大孔是否都能成像 2.1.1實(shí)驗(yàn)原理 在紙片上裁剪出不同大小的圓孔，觀察成像情況。 2.1.2實(shí)驗(yàn)器材 蠟燭、火柴、光屏、刻度尺、圓規(guī)、剪刀、清潔的包裝紙等。 2.1.3實(shí)驗(yàn)過程 （1）剪出不同孔徑的小孔，具體數(shù)據(jù)見表1。 （2）進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)并觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，見表2。 注：燭焰1的總長約為40mm，燭焰2的總長約為60mm。 2.1.4實(shí)驗(yàn)分析 小孔能夠成像，但在實(shí)驗(yàn)中用燭焰1作光源，孔徑在6mm以上時，基本不能成像。這是由于大孔是由許多小孔組成的，每一個小孔在同一個大致區(qū)域成像且不能重合，所成的像連在一起形成一個光斑。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用不同大小的燭焰效果不相同，說明燭焰大小與孔的大小有一定比例關(guān)系，即小孔直徑最大不能超過物體的十分之一時，可以成像；小孔直徑為物體的1/20時，成像較清晰。 2.2孔的形狀與成像的關(guān)系 2.2.1實(shí)驗(yàn)原理 將小孔設(shè)計成不同的形狀通過光屏來觀察不同的孔所成的像是否相同。 2.2.2實(shí)驗(yàn)器材 焟燭、火柴、紙片、小刀、剪刀、三角板、圓規(guī)、光屏。 2.2.3實(shí)驗(yàn)過程 （1）制作不同孔形的卡片，具體數(shù)據(jù)見表3。 （2）進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)并觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，見表4。 2.2.4實(shí)驗(yàn)分析 小孔成像與孔的形狀無關(guān)，成像性質(zhì)僅與物體有關(guān)，不會因孔的形狀不同而發(fā)生形狀的變化。 2.3小孔成像的性質(zhì) 2.3.1實(shí)驗(yàn)原理 利用幾何知識分析在小孔成像中，像的大小與物體大小的關(guān)系，像的位置與物體的關(guān)系及像的虛實(shí)情況，如圖1所示。 2.3.2實(shí)驗(yàn)器材 焟燭、火柴、米尺、光屏、刻度尺等。 2.3.3實(shí)驗(yàn)過程 將蠟燭位置固定在距小孔20cm處，在小孔另一側(cè)30cm、20cm、10cm處利用光屏分別得到蠟燭的像，觀察所成的像，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 2.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。 2.3.5實(shí)驗(yàn)分析 小孔成像時，所成的像是倒立的實(shí)像。當(dāng)像距大于物距時，成放大的像；當(dāng)像距等于物距時，成等大的像；當(dāng)像距小于物距時，成縮小的像。 2.4研究孔的個數(shù)與成像關(guān)系 2.4.1實(shí)驗(yàn)原理 用不同個數(shù)的小孔，排列成不同的形狀，用光屏來觀察孔網(wǎng)能否成像，應(yīng)用幾何的作圖法可確定像的位置、個數(shù)。 2.4.2實(shí)驗(yàn)器材 焟燭、火柴、小鐵釘、光屏、刻度尺、紙片等。 2.4.3實(shí)驗(yàn)過程 （1）在4張紙片上分別扎出不同的孔網(wǎng)形狀(間距12mm)，具體形狀見表6。 （2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具體結(jié)果見表7。 4?1個或5個 2.4.4實(shí)驗(yàn)分析 由多個孔網(wǎng)形成的孔是能夠成像的，成像性質(zhì)與一個孔一樣，但二者并不完全相同。就孔網(wǎng)中的每一個孔而言，成像是相同的，每個小孔成一個倒立的實(shí)像，但由于孔網(wǎng)位置不同，根據(jù)幾何知識，成像觀察到的效果不同，見表格記載。由于燭焰的長度關(guān)系，在豎直方向上可能產(chǎn)生疊加，使成像個數(shù)發(fā)生變化。 3綜述 在小孔成像的實(shí)驗(yàn)中，值得探究的內(nèi)容很多，因?yàn)槲矬w的大小、形狀，小孔的大小形狀，物體與小孔的距離，像與小孔的距離，以及有沒有自然光都會影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確判斷。在這一實(shí)驗(yàn)中，定性探究的成像性質(zhì)相對容易些，而定量探究的孔形、孔數(shù)、孔的大小則有極大的探究空間，但其光的直線