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    探究小孔成像实验报告

    时间：2020-10-12 13:15:31 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：小孔 成像 探究

    　 20XX 报 告 汇 编 Compilation of reports

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    　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

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    　 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

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    　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：

    　 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

    　报告文档·借鉴学习 word 可编辑·实用文档 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：

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    　 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

    　报告文档·借鉴学习 word 可编辑·实用文档 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 3.5 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

    　报告文档·借鉴学习 word 可编辑·实用文档 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 28.00 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 L1=3cm，L2=8.5cm，L3=3.5cm，L4=10cm

    　 此时经尝试可发现 1 3cm 3.5cm 32 8.5cm 10cm 4L LL 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 1 3cm 16cm 32 5.3cm 28cm 4L LL L  

    　则作出猜想 1 32 4L LL L

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    　论证：

    　如图 1，AB∥CD，则∠BAO=∠CDO, ∠ABO=∠DCO

    　又∠AOB=∠DOC

    　 则△AOB∽△DOC

    　 则AB AO BODC DO CO 

    　则1 32 4L LL L

    　则结论（4）得证：L1,L4 不变，L2×L3=L1×L4,L3 与 L2 成反比，则 L3 越大，L2 越小

    　结论（5）得证：L1，L3 不变，1 23 4L LL L ，

    　L2 与 L4 成正比，则 L4 越大，L2越大

    　D

    　O B

    　A 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 图 1

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    　又可发现，若 L1,L3+L4=k 不变、则1 32 3L LL k L， 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

    　报告文档·借鉴学习 word 可编辑·实用文档 光器 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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