小孔衍射家庭实验装置图

① 小孔成像怎么做

【目的和要求】

认识小孔成像为规律，理解物点和像点一一对应的关系。

【仪器和器材】

蜡烛、小孔屏（孔径1－3毫米），毛玻璃屏。

【实验方法】

1．按图2．2－1所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛，调整蜡烛和屏的高度，使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后，可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2．移动蜡烛或毛玻璃屏的位置，可以看到，蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大。

【注意事项】

1．配合演示要画出小孔成像的光路图，运用光的直线传播规律说明小孔成倒立实像以及物点和像点一一对应的关系。

2．孔的大小，物与小孔的距离配合要适当，以保证所成实像既清晰又有一定的亮度。一般来说，孔径越小，像越清晰，像的亮度越差；孔径越大，物与小孔屏的距离应越大。

3．毛玻璃屏的毛面应对着小孔，观察者即可从屏的毛面对光的漫反射看到实像，也可从毛玻璃屏透射的光看到实像。

4．本实验应在暗室中进行。

【参考资料】

用几个小灯泡组成如图2．2－2所示的图案，作为物屏，代替蜡烛做小孔成像实验。

将物屏、小孔屏和毛玻璃屏按图2．2－3所示摆好，使它们的中心大致在一条直线上。依次点亮物屏上的小灯泡，如从箭头尾部的灯泡开始，可以看到，在毛玻璃屏上依次出现一个个小的圆形光斑，直到屏上显示出由圆形光斑组成的与物相似的图案。这个实验可以很直观地看到物点和像点的一一对应关系。实验所用的小孔孔径可取大一些，以增大像的亮度。

【思考题】

根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。

② 小明在课外用如图所示装置做小孔成像实验：（1）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像

（1）成像抄物体是蜡烛，所以像是蜡袭烛的倒立像．
（2）在探究像的大小可能与物体的大小有关时，必须控制挡板与小孔的距离不变，改变物体的大小，结合表格可知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，像随物体的增大而增大，故可得结论：物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大．
（3）分析比较1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）三次实验的数据可知，物体的大小不变，挡板与小孔的距离变大，而像变小；故可得结论：当物体大小一定时，物体倒小孔距离越大，所成的像越小．
（4）小孔成像的大小还与小孔到光屏的距离有关，我们可以用双筒制成可以移动的光屏来探究，即改变小孔到光屏的距离观察光屏上的像是否变化．
故答案为：（1）D；
（2）1、4、7（或2、5、8或3、6、9）；当物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大；
（3）当物体大小一定时，物体倒小孔距离越大，所成的像越小；
（4）小孔到光屏的距离；用双筒制成可以移动的光屏；改变小孔到光屏的距离观察光屏上的像是否变化．

③ 如何做小孔成像

小孔成像，我国的学者-墨翟(墨子)和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光沿直线进行的性质，早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论 。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。

用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒影，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，墙体上像的大小也会随之发生变化，这种现象说明了光沿直线传播的性质。

把一支削得尖且细的铅笔，在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔圆圈。

小孔的直径约三毫米，设法把它直立在桌子上，然后拉上窗帘，使室内的光线变暗。

点上一支蜡烛，放在靠近小孔的地方。拿一张白纸，把它放在小孔的另一面。这样，你就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。我们称它是蜡烛的像。前后移动白纸，瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离蜡烛比较近的时候，像小而明亮;当白纸慢慢远离蜡烛的时候，像慢慢变大，亮度变暗。

改变小孔的大小，我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。

你可以在硬纸片上，扎几个大小不等、形状不同的孔，孔和孔之间相距几厘米。这时候在白纸上，就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要够小，它的形状不论是方的、圆的、扁圆的，对像的清晰程度和像的形状都没有影响。

④ 如何制作小孔成像装置

简易小孔成像实验：

• 一、实验准备：准备一张中间带小孔的硬纸板（较厚回，不透光答，小孔可以用铅笔扎出，小孔的直径约3毫米），一支蜡烛，一张白纸。拉上窗帘，让光线变暗。

• 二、实验步骤：

1. 把硬纸板放在蜡烛和白纸中间固定。

2. 点燃蜡烛，调整蜡烛和白纸的高度，使火焰、小孔、白纸的中心大约在一条直线上，可以看到一个倒立的烛焰。

3. 改变蜡烛以及白纸的距离硬纸板的距离，观察成像的变化。

4. 改变小孔的大小观察烛焰成像的变化。

• 三、根据光学原理对实验现象进行解释。

• 实验结论：光在同种均匀物质中沿直线传播

⑤ 一位同学用“可乐瓶”做小孔成像实验，实验装置如图所示．（1）请在图中的半透明纸上画出蜡烛火焰AB的像A

（1）小孔成像是光的直线传播现象．物体上部的光线通过小孔后，射内到了光屏的下部；容物体下部的光线通过小孔后，射到了光屏的上部，因此通过小孔后所成的像是倒立的像．如下图所示：

（2）根据表中的数据可知，像到小孔的距离s越大，像的高度h也越大（像的高度大约是像到小孔距离的一半）．

⑥ 画出小孔成像的原理图

首先，需要明确两个概念。
从几何光学上理解成像，是光线的交点（一个点），会聚光束成实像，发散光束成虚像。
而从傅里叶光学角度来理解，光学成像是二次衍射的结果。将目标看成很多物点，每个物点近似一个球面子波，在空间传播过程中发生夫琅和费衍射，在透镜的像方焦平面上形成其傅立叶频谱图；频谱图各发光点发出的球面次级波在像平面上相干叠加形成物体的像，这正是光信息处理的基础。在这个过程中，物点发出的光束受到光瞳的调制，最后得到的物点实际上是一个衍射斑，也就是艾里斑。
也就是说，成像不是绝对的点物成点像，那是理想成像系统。实际上，经过成像系统调制后的目标，都是弥散斑的叠加。注意，是弥散斑的叠加！！实际上，也没有必要做到点物成点像，因为人眼也是一个光学系统，它的分辨率也是有限的，大约是18角秒。所以，高于人眼分辨率也是没有意义的。
然后，需要明确一下小孔成像的条件。不是任何的小孔都能发生成像现象的，太大了不行，太小了也不行。
概括地说,小孔成清晰的像要具备三个条件.
第一,小孔的线度要远大于光的波长。在早先使用针孔照相机时发现,当小孔很小时,像变得模糊不清，这是由于光出现了衍射的缘故,当小孔的线度小到与光的波长可比时,通过小孔的光将不再直进,而是要发生衍射，这显然不是小孔成像的范畴，而是小孔衍射，形成的现象可以参考夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射。
第二,小孔的线度要远小于物体的几何尺寸。当小孔太大时,光斑重叠变得非常明显,像已经变得完全失真,这时在光屏上呈现的是小孔周围挡光部分的影子。这里我们应该注意到,在小孔能够保证光的直进性的前提下,也并不是孔越小越好,孔太小会使通过小孔的光线太弱,因而成的像太暗,使我们无法看清像。
第三,要有光接收器。小孔成像实验中一般要有光屏存在,只有利用像斑在光屏上的漫反射,我们才能看到物体成的像。实际,物体经小孔成的像,不仅可以用像屏来承接,也可使照相底片感光,故早期人们利用此原理制成针孔照相机.
从这三个条件中，不难看出，小孔成像是物点直线传播的结果。也就是，物点发出的光线，经过小孔，滤掉了大部分的光线，只剩下部分能直线穿过小孔的光线，它们在接收器上形成弥散斑。每个物点都经过小孔的调制作用，形成弥散斑。最后弥散斑的叠加，形成物体的像，所以这个像是实像。
而理解这个成像过程的关键在于，小孔成像的分辨率很低，仅能形成一个比较模糊的像，如果要得到高锐度的图像几乎是不可能的，这也是后来发明透镜成像的原因了。另外，小孔成像的目标物一般都是发光物体，比如太阳、蜡烛，否则光能太弱，经过小孔之后便所剩无几，难以分辨。

⑦ 一同学用“可乐瓶”做小孔成像实验，实验装置如图（甲图）所示．（1）请在甲图中的半透明纸上画出蜡烛AB

（1）如图：

（3）从图象中看出；h随s的变大而变大，即h与s成正比关系；
故答案是：h随s的变大而变大．

⑧ 小孔成像实验要怎样做

把一支削得尖且细的铅笔，在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔圆圈。

小孔的直径约三毫米，设法把它直立在桌子上，然后拉上窗帘，使室内的光线变暗。

点上一支蜡烛，放在靠近小孔的地方。拿一张白纸，把它放在小孔的另一面。这样，就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。是蜡烛的像。前后移动白纸，瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离蜡烛比较近的时候，像小而明亮；当白纸慢慢远离蜡烛的时候，像慢慢变大，亮度变暗。

改变小孔的大小，我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。

可以在硬纸片上，扎几个大小不等、形状不同的孔，孔和孔之间相距几厘米。这时候在白纸上，就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要够小，它的形状不论是方的、圆的、扁圆的，对像的清晰程度和像的形状都没有影响。

(8)小孔衍射家庭实验装置图扩展阅读：

1、放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛，调整蜡烛和屏的高度，使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后，可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2、移动蜡烛或毛玻璃屏的位置，可以看到，蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大。

第二种：剪去易拉罐的上部，蒙上一层塑料膜，在罐底钻一个小洞。将小洞向外对着发光物体，即可在塑料膜上得到倒立的像。

目的和要求

认识小孔成像为规律，理解物点和像点一一对应的关系。

仪器和器材

蜡烛、小孔屏（孔径1－3毫米）、毛玻璃屏

实验方法：

1、按图2．2－1所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛，调整蜡烛和屏的高度，使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后，可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2、移动蜡烛或毛玻璃屏的位置，可以看到，蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大。

注意事项：

1、配合演示要画出小孔成像的光路图，运用光的直线传播规律说明小孔成倒立实像以及物点和像点一一对应的关系。

2、孔的大小，物与小孔的距离配合要适当，以保证所成实像既清晰又有一定的亮度。一般来说，孔径越小，像越清晰，像的亮度越差；孔径越大，物与小孔屏的距离应越大。亦是光向四面八方分散的越广。所以孔径不宜过大。

3、毛玻璃屏的毛面应对着小孔，观察者即可从屏的毛面对光的漫反射看到实像，也可从毛玻璃屏透射的光看到实像。

4、本实验应在暗室中进行。

得到的道理：

1、只要小孔足够小，无论孔的形状如何，对所成像的清晰程度和像的形状都没有太大的影响。

2、像距孔越近，所成像越小且亮；反之，越大且暗。

3、孔距蜡烛越近，所成像越大且暗；反之，越小且亮。

4、小孔成像的实验中，所成的像为倒立的实像，且像的大小、清晰程度与上面的结论有关。