探究小孔成像大小与实物远近的关系

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  实物(发光体或物体)发射(或反射)出来的光是沿直线传播的,这些光射经一小孔,落在孔后屏幕上则成一倒立的实像。这种倒像的大小与实物的距离有什么关系呢?做下面所述的实验,便可知道其中的究竟。
  
  实验器材的准备
  
  1.制作小孔成像仪:取废易拉罐(或纸筒)一只,将它开口的一端,沿内圈用剪刀剪去,再用半透明的塑料薄膜蒙上,用细线紧紧固定成“屏幕”:再在另一端底面的中心钻一个小孔。这样即制成小孔成像仪。
  2.准备其他器材:蜡烛、火柴;刻度直尺。
  
  实验操作
  
  1.将蜡烛点燃、固定立在桌上,然后手持自制的仪器,使仪器易拉罐小孔水平地对准要观察的火焰(发光体),视线从塑料薄膜看过去,即可观察到“屏幕”上有倒立的实像出现。用直尺比量倒像一下,它有多少米?
  2.将仪器小孔水平地向火焰方向慢慢地移动,到接近时,屏幕上的倒像将怎样变化?倒像最大时有多高?
  3.再将仪器小孔水平地向火焰方向慢慢地移到较远(如约10米)时,屏幕上的倒像将怎样变化?
  将观察到的现象记录在下表中。
  


  
  结论与分析
  
  


  提示:根据实验观察到的现象,作出“小孔成像与实验距离有什么关系”的结论。
  说明
  1.小孔成(倒)像原因,是因光是沿直线传播,可作图1来说明(如右图1)……
  2.小孔成像的原理,可应用于解释一些自然现象,如太阳光直射的树荫下,光斑多呈圆形。这一现象可用图2所示来说明……并由此可测出遥远太阳的直径。其具体操作如下:
  用刻度尺测量出一光斑(太阳像)的直径为d,再确定这一光斑的孔隙(即透光的树叶间隙),并用刻度的竹竿(3m左右)丈量这个孔隙到屏(地面)的距离为f。根据小孔成像的光路图,对顶的两个三角形相似知:
  


  现在国际上公认的日地平均距离为149593000km(以150000000km计)。由是可推算出太阳直径为
  D:D=d/l×150000000km
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