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

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

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

得到以下数据:

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:

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