2024年探究小孔成像实验报告

探究小孔成像试验报告提出问题用易拉罐自制一个针孔摄影机，在观测过程中，发目前室外观测景物时成像总不太清楚，有什么措施可增加清楚度呢。摄影机半透膜上的图像会发生大小变化，这大小变化受什么原因影响，又有什么规律呢？一：探究像的清楚度试验思考与假设依照生活经验，猜测不清楚也许是因为如下两种情况：环境中光线太亮，以致于看不清半透膜上的像。孔径太小，光线进入量过少，导致半透膜上的像不清楚下面就针对这两个假设进行试验验证试验1像的清楚程度和周围光的强度有关设计试验：器材：针孔摄影机，光源(F型发光二极管)，黑色卡纸（遮光器）试验步骤：为“针孔摄影机”用黑色卡纸做了一个圆柱形的“遮光器”，套在针孔摄影机成像的一端，以减少半透膜周围光的强度。在外界光线强，有遮光器时观测像的清楚程度在外界光线强，无遮光器时观测像的清楚程度在外界光线弱，有遮光器时观测像的清楚程度在外界光线弱，无遮光器时观测像的清楚程度不带遮光器的针孔摄影机成像不带遮光器的针孔摄影机成像带遮光器的针孔摄影机成像带遮光器的针孔摄影机成像进行试验：得到如下数据：外界光线强弱有无遮光器成像效果（是否清楚）试验一强有清楚试验二强无不清楚试验三弱有较清楚试验四弱无较清楚得出结论：通过试验能够得出，成像的清楚程度与周围光线强度有关，周围环境越亮，成像越不清楚；周围环境越暗，成像越清楚。（1）试验2设计试验器材：5个有不一样口径小孔的小孔成像仪器，光具座，遮光器，光源试验步骤：制作出5个有不一样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个大小不一样的小孔。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。进行试验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=d=7d=5mmd=2mmd=1mmd<1mm光源光具座光源光具座遮光器用于提升成像质量，减少误差，让本试验成果更明显。小孔与光源的距离恒定为35cm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：小孔直径等于7mm时：整顿为下表孔径大小/cm成像清楚度亮度像的大小1号瓶<1很清楚很暗很小2号瓶1比较清楚比较暗比较小3号瓶2清楚明亮正常大小4号瓶3含糊比较亮比较大5号瓶5很含糊很亮很大得出结论：在光源与小孔距离一定期，小孔越大，成的像越不清楚。（2）分析和论证：小孔成像的原理是这么的：假设当小孔足够小时，成一个这么的像：一个较大的小孔就相称于数个较小的小孔的组合，形成的像就是几个小的像的重叠，自然会不清楚：同理，小孔越大，就相称于越多的像重叠，成的像也就越含糊：二．探究影响像大小原因试验思考与假设猜测影响像大小有这几个原因：孔径的大小，孔径越大，像越大相机与物体的距离，距离越长，像越小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原因进行试验验证试验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）试验2探究像大小与机物距离之间的关系设计试验：器材：针孔摄影机（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，水平工作台试验步骤：将光源放置在光具座左端“0”刻度线处加厚度使光源中心，针孔，半透膜中心处在同一直线上，便于观测成像将针孔摄影机放在3.5cm处，观测成像，量出像的长度以后每隔10cm测量一次，并统计，做7次注：若像不能完全显示，则先量两亮点之间的距离，同百分比放大进行试验得到如下数据:试验次数距离物体远近/cm像的大小/cm第一次3.58.5第二次13.53.2第三次23.51.3第四次33.50.7第五次43.50.6第六次53.50.5第七次63.50.3表1观测表1可知相机与物体的距离逐渐变长，像逐渐变小，和猜测一致得出结论：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）试验误差：测量误差试验3探究像大小与半透膜针孔距离之间的关系设计试验：器材：针孔摄影机，比针孔摄影机口径略小的纸筒，光源(F型发光二极管，长度为3cm)，光具座，刻度尺，水平工作台试验步骤：将纸筒放入针孔摄影机，在外套上半透膜将光源放置在光具座左端“0”刻度线处加厚度使光源中心，针孔，半透膜中心处在同一直线上，便于观测成像将针孔摄影机放置与16cm处，观测成像，量出像的长度将纸筒向外拉出1cm，观测成像，量出像的长度，以后每拉出1cm，统计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，同百分比放大进行试验得到如下数据:试验次数半透膜和小孔的距离/cm像的大小/cm第一次28.005.2第二次29.005.6第三次30.005.8第四次31.005.8第五次32.005.9表2观测表2可知半透膜和小孔的距离逐渐变长，像逐渐变大，和猜测一致得出结论：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）试验误差：测量误差深入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？思考与猜测取一组数据，试验1中第一次试验，此时L1=3cm，L2=8.5cm，L3=3.5cm，L4=10cm此时经尝试可发觉再随意的带入几组其他数据也可得到同样的结论，如：当L1=3cm，L2=5.2cm，L3=16cm，L4=28cm时则作出猜测DOBDOBA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图1如图1，AB∥CD，则∠BAO=∠CDO,∠ABO=∠DCO又∠AOB=∠DOC则△AOB∽△DOC则则则结论（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，，L2与L4成正比，则L4越大，L2越大又可发觉，若L1,L3+L4=k不变、则，则L3越大，L2越小可得结论:当光源与光源半透膜距离一定期，相机与物体的距离越大，像越小。（6）如此只要懂得L1,L2,L3,L4中任意3个数的值，就能得出第4个数的值总结通过以上探究试验与论证，对于针孔摄影机的小孔成像原理已经有了一个充足的认识。如下两个原因会对像的清楚度导致影响：环境中的光线，光线越强，清楚度越差