小孔衍射家庭實驗裝置圖

① 小孔成像怎麼做

【目的和要求】

認識小孔成像為規律，理解物點和像點一一對應的關系。

【儀器和器材】

蠟燭、小孔屏（孔徑1－3毫米），毛玻璃屏。

【實驗方法】

1．按圖2．2－1所示放好蠟燭、小孔屏和毛玻璃屏。點燃蠟燭，調整蠟燭和屏的高度，使蠟燭的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一條直線上。蠟燭和小孔屏的距離不宜過大。調整後，可以在毛玻璃屏上看到蠟燭火焰倒立的實像。

2．移動蠟燭或毛玻璃屏的位置，可以看到，蠟燭距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越遠，得到的像越大。

【注意事項】

1．配合演示要畫出小孔成像的光路圖，運用光的直線傳播規律說明小孔成倒立實像以及物點和像點一一對應的關系。

2．孔的大小，物與小孔的距離配合要適當，以保證所成實像既清晰又有一定的亮度。一般來說，孔徑越小，像越清晰，像的亮度越差；孔徑越大，物與小孔屏的距離應越大。

3．毛玻璃屏的毛面應對著小孔，觀察者即可從屏的毛面對光的漫反射看到實像，也可從毛玻璃屏透射的光看到實像。

4．本實驗應在暗室中進行。

【參考資料】

用幾個小燈泡組成如圖2．2－2所示的圖案，作為物屏，代替蠟燭做小孔成像實驗。

將物屏、小孔屏和毛玻璃屏按圖2．2－3所示擺好，使它們的中心大致在一條直線上。依次點亮物屏上的小燈泡，如從箭頭尾部的燈泡開始，可以看到，在毛玻璃屏上依次出現一個個小的圓形光斑，直到屏上顯示出由圓形光斑組成的與物相似的圖案。這個實驗可以很直觀地看到物點和像點的一一對應關系。實驗所用的小孔孔徑可取大一些，以增大像的亮度。

【思考題】

根據光的直線傳播規律證明像長和物長之比等於像和物分別距小孔屏的距離之比。

② 小明在課外用如圖所示裝置做小孔成像實驗：（1）如果易拉罐底部小孔是三角形，則他在半透明紙上看到的像

（1）成像抄物體是蠟燭，所以像是蠟襲燭的倒立像．
（2）在探究像的大小可能與物體的大小有關時，必須控制擋板與小孔的距離不變，改變物體的大小，結合表格可知1、4、7或2、5、8（或3、6、9）符合；
由1、4、7或2、5、8（或3、6、9）可知，像隨物體的增大而增大，故可得結論：物體到小孔的距離一定時，物體越大，所成的像越大．
（3）分析比較1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）三次實驗的數據可知，物體的大小不變，擋板與小孔的距離變大，而像變小；故可得結論：當物體大小一定時，物體倒小孔距離越大，所成的像越小．
（4）小孔成像的大小還與小孔到光屏的距離有關，我們可以用雙筒製成可以移動的光屏來探究，即改變小孔到光屏的距離觀察光屏上的像是否變化．
故答案為：（1）D；
（2）1、4、7（或2、5、8或3、6、9）；當物體到小孔的距離一定時，物體越大，所成的像越大；
（3）當物體大小一定時，物體倒小孔距離越大，所成的像越小；
（4）小孔到光屏的距離；用雙筒製成可以移動的光屏；改變小孔到光屏的距離觀察光屏上的像是否變化．

③ 如何做小孔成像

小孔成像，我國的學者-墨翟(墨子)和他的學生，做了世界上第一個小孔成倒像的實驗，解釋了小孔成倒像的原因，指出了光沿直線進行的性質，早於牛頓2000多年就已經總結出相似的理論 。這是對光沿直線傳播的第一次科學解釋。

用一個帶有小孔的板遮擋在牆體與物之間，牆體上就會形成物的倒影，我們把這樣的現象叫小孔成像。前後移動中間的板，牆體上像的大小也會隨之發生變化，這種現象說明了光沿直線傳播的性質。

把一支削得尖且細的鉛筆，在一張硬紙片的中心部分扎一個小孔圓圈。

小孔的直徑約三毫米，設法把它直立在桌子上，然後拉上窗簾，使室內的光線變暗。

點上一支蠟燭，放在靠近小孔的地方。拿一張白紙，把它放在小孔的另一面。這樣，你就會在白紙上看到一個倒立的燭焰。我們稱它是蠟燭的像。前後移動白紙，瞧瞧燭焰的像有什麼變化。當白紙離蠟燭比較近的時候，像小而明亮;當白紙慢慢遠離蠟燭的時候，像慢慢變大，亮度變暗。

改變小孔的大小，我們再來觀察蠟燭的像有哪些變化。

你可以在硬紙片上，扎幾個大小不等、形狀不同的孔，孔和孔之間相距幾厘米。這時候在白紙上，就出現了好幾個和小孔相對應的倒像。它們的大小都一樣，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要夠小，它的形狀不論是方的、圓的、扁圓的，對像的清晰程度和像的形狀都沒有影響。

④ 如何製作小孔成像裝置

簡易小孔成像實驗：

• 一、實驗准備：准備一張中間帶小孔的硬紙板（較厚回，不透光答，小孔可以用鉛筆扎出，小孔的直徑約3毫米），一支蠟燭，一張白紙。拉上窗簾，讓光線變暗。

• 二、實驗步驟：

1. 把硬紙板放在蠟燭和白紙中間固定。

2. 點燃蠟燭，調整蠟燭和白紙的高度，使火焰、小孔、白紙的中心大約在一條直線上，可以看到一個倒立的燭焰。

3. 改變蠟燭以及白紙的距離硬紙板的距離，觀察成像的變化。

4. 改變小孔的大小觀察燭焰成像的變化。

• 三、根據光學原理對實驗現象進行解釋。

• 實驗結論：光在同種均勻物質中沿直線傳播

⑤ 一位同學用「可樂瓶」做小孔成像實驗，實驗裝置如圖所示．（1）請在圖中的半透明紙上畫出蠟燭火焰AB的像A

（1）小孔成像是光的直線傳播現象．物體上部的光線通過小孔後，射內到了光屏的下部；容物體下部的光線通過小孔後，射到了光屏的上部，因此通過小孔後所成的像是倒立的像．如下圖所示：

（2）根據表中的數據可知，像到小孔的距離s越大，像的高度h也越大（像的高度大約是像到小孔距離的一半）．

⑥ 畫出小孔成像的原理圖

首先，需要明確兩個概念。
從幾何光學上理解成像，是光線的交點（一個點），會聚光束成實像，發散光束成虛像。
而從傅里葉光學角度來理解，光學成像是二次衍射的結果。將目標看成很多物點，每個物點近似一個球面子波，在空間傳播過程中發生夫琅和費衍射，在透鏡的像方焦平面上形成其傅立葉頻譜圖；頻譜圖各發光點發出的球面次級波在像平面上相干疊加形成物體的像，這正是光信息處理的基礎。在這個過程中，物點發出的光束受到光瞳的調制，最後得到的物點實際上是一個衍射斑，也就是艾里斑。
也就是說，成像不是絕對的點物成點像，那是理想成像系統。實際上，經過成像系統調制後的目標，都是彌散斑的疊加。注意，是彌散斑的疊加！！實際上，也沒有必要做到點物成點像，因為人眼也是一個光學系統，它的解析度也是有限的，大約是18角秒。所以，高於人眼解析度也是沒有意義的。
然後，需要明確一下小孔成像的條件。不是任何的小孔都能發生成像現象的，太大了不行，太小了也不行。
概括地說,小孔成清晰的像要具備三個條件.
第一,小孔的線度要遠大於光的波長。在早先使用針孔照相機時發現,當小孔很小時,像變得模糊不清，這是由於光出現了衍射的緣故,當小孔的線度小到與光的波長可比時,通過小孔的光將不再直進,而是要發生衍射，這顯然不是小孔成像的范疇，而是小孔衍射，形成的現象可以參考夫琅禾費衍射和菲涅爾衍射。
第二,小孔的線度要遠小於物體的幾何尺寸。當小孔太大時,光斑重疊變得非常明顯,像已經變得完全失真,這時在光屏上呈現的是小孔周圍擋光部分的影子。這里我們應該注意到,在小孔能夠保證光的直進性的前提下,也並不是孔越小越好,孔太小會使通過小孔的光線太弱,因而成的像太暗,使我們無法看清像。
第三,要有光接收器。小孔成像實驗中一般要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我們才能看到物體成的像。實際,物體經小孔成的像,不僅可以用像屏來承接,也可使照相底片感光,故早期人們利用此原理製成針孔照相機.
從這三個條件中，不難看出，小孔成像是物點直線傳播的結果。也就是，物點發出的光線，經過小孔，濾掉了大部分的光線，只剩下部分能直線穿過小孔的光線，它們在接收器上形成彌散斑。每個物點都經過小孔的調製作用，形成彌散斑。最後彌散斑的疊加，形成物體的像，所以這個像是實像。
而理解這個成像過程的關鍵在於，小孔成像的解析度很低，僅能形成一個比較模糊的像，如果要得到高銳度的圖像幾乎是不可能的，這也是後來發明透鏡成像的原因了。另外，小孔成像的目標物一般都是發光物體，比如太陽、蠟燭，否則光能太弱，經過小孔之後便所剩無幾，難以分辨。

⑦ 一同學用「可樂瓶」做小孔成像實驗，實驗裝置如圖（甲圖）所示．（1）請在甲圖中的半透明紙上畫出蠟燭AB

（1）如圖：

（3）從圖象中看出；h隨s的變大而變大，即h與s成正比關系；
故答案是：h隨s的變大而變大．

⑧ 小孔成像實驗要怎樣做

把一支削得尖且細的鉛筆，在一張硬紙片的中心部分扎一個小孔圓圈。

小孔的直徑約三毫米，設法把它直立在桌子上，然後拉上窗簾，使室內的光線變暗。

點上一支蠟燭，放在靠近小孔的地方。拿一張白紙，把它放在小孔的另一面。這樣，就會在白紙上看到一個倒立的燭焰。是蠟燭的像。前後移動白紙，瞧瞧燭焰的像有什麼變化。當白紙離蠟燭比較近的時候，像小而明亮；當白紙慢慢遠離蠟燭的時候，像慢慢變大，亮度變暗。

改變小孔的大小，我們再來觀察蠟燭的像有哪些變化。

可以在硬紙片上，扎幾個大小不等、形狀不同的孔，孔和孔之間相距幾厘米。這時候在白紙上，就出現了好幾個和小孔相對應的倒像。它們的大小都一樣，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要夠小，它的形狀不論是方的、圓的、扁圓的，對像的清晰程度和像的形狀都沒有影響。

(8)小孔衍射家庭實驗裝置圖擴展閱讀：

1、放好蠟燭、小孔屏和毛玻璃屏。點燃蠟燭，調整蠟燭和屏的高度，使蠟燭的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一條直線上。蠟燭和小孔屏的距離不宜過大。調整後，可以在毛玻璃屏上看到蠟燭火焰倒立的實像。

2、移動蠟燭或毛玻璃屏的位置，可以看到，蠟燭距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越遠，得到的像越大。

第二種：剪去易拉罐的上部，蒙上一層塑料膜，在罐底鑽一個小洞。將小洞向外對著發光物體，即可在塑料膜上得到倒立的像。

目的和要求

認識小孔成像為規律，理解物點和像點一一對應的關系。

儀器和器材

蠟燭、小孔屏（孔徑1－3毫米）、毛玻璃屏

實驗方法：

1、按圖2．2－1所示放好蠟燭、小孔屏和毛玻璃屏。點燃蠟燭，調整蠟燭和屏的高度，使蠟燭的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一條直線上。蠟燭和小孔屏的距離不宜過大。調整後，可以在毛玻璃屏上看到蠟燭火焰倒立的實像。

2、移動蠟燭或毛玻璃屏的位置，可以看到，蠟燭距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越遠，得到的像越大。

注意事項：

1、配合演示要畫出小孔成像的光路圖，運用光的直線傳播規律說明小孔成倒立實像以及物點和像點一一對應的關系。

2、孔的大小，物與小孔的距離配合要適當，以保證所成實像既清晰又有一定的亮度。一般來說，孔徑越小，像越清晰，像的亮度越差；孔徑越大，物與小孔屏的距離應越大。亦是光向四面八方分散的越廣。所以孔徑不宜過大。

3、毛玻璃屏的毛面應對著小孔，觀察者即可從屏的毛面對光的漫反射看到實像，也可從毛玻璃屏透射的光看到實像。

4、本實驗應在暗室中進行。

得到的道理：

1、只要小孔足夠小，無論孔的形狀如何，對所成像的清晰程度和像的形狀都沒有太大的影響。

2、像距孔越近，所成像越小且亮；反之，越大且暗。

3、孔距蠟燭越近，所成像越大且暗；反之，越小且亮。

4、小孔成像的實驗中，所成的像為倒立的實像，且像的大小、清晰程度與上面的結論有關。