- 如何仅用一个孔,一个屏,把东西“复制”到屏上?
- 研究起因 :
这个暑假,我去了一些地方,途中经常会用相机进行拍照、视频。我对相机产生了好奇:相机是如何记录下这些风景的?通过资料显示,相机中用到的原理很重要的一个就是小孔成像。为此,我决定进行几个实验,来更深入地了解小孔成像并且测试怎样才能使在屏上的图像更加清晰,更大。
这次实验,我决定分别从:孔径大小,孔与光源的距离,孔的形状,周围亮度这4个方面进行试验,来观察这些方面是否对成像有影响。
在实验之前,我还要先做一些准备工作:
1.材料准备:
- 材料选择:
在材料准备方面,原定光源为手电筒,因为手电筒便于观察且便于操作,但考虑到手电筒有光圈,可能影响实验结果,所以最后选择了结果更精准的蜡烛。
- 实验材料:
蜡烛1根、纸杯4个、半透明纸1张、牙签1支、打火机1个、黑色马克笔1支 、剪刀。
2.制作过程:
- 将4个纸杯的内侧底部用黑色马克笔涂黑;
- 将半透明纸用皮筋固定在纸杯口上;
- 用牙签在杯底戳三个不同直径的圆孔及1个矩形洞口。
三、研究过程:
(一)实验一:孔径大小对小孔成像的影响研究。
- 实验问题:
- 实验材料:
- 实验过程
- 将三个纸杯的杯口用半透明纸和橡皮筋罩住,然后将蜡烛点燃,放在桌子上一个固定位置。
2.依次将三个纸杯的杯底对准蜡烛并与蜡烛保持固定的距离,人站在杯口侧观察记录蜡烛火焰能否在半透明纸上成像并观察记录火焰成像的大小。
图1
图2
图3
- 实验分析与结论:不同孔径对成像的大小基本没有影响;但是孔径越小(大约2-3mm之间),成像越清晰;孔径越大,成像越模糊。但过小的孔会导致光线不足,看不清楚,并出现衍射现象,影响图像。
- 实验问题:
- 实验材料: 一个在杯底戳了1mm圆孔径的纸杯,半透明纸,蜡烛等。
- 实验过程:
1. 将纸杯的杯口用半透明纸和橡皮筋罩住,然后将蜡烛点燃,放在桌子上一个固定位置。
2.将杯底对准蜡烛,并将杯底与蜡烛保持5cm的距离,观察蜡烛成像。
3.将杯底对准蜡烛,并将杯底与蜡烛保持10cm 的距离,观察蜡烛成像。
4.将杯底对准蜡烛,并将杯底与蜡烛保持20cm 的距离,观察蜡烛成像。
图1
图2
图3
- 实验分析与结论:
孔距对成像的大小和清晰度有影响,距离越近, 成像越大,成像也越清晰;反之。
(3)实验三:不同形状的孔对成像的影响研究。
- 实验问题:
- 实验材料:
二个纸杯(杯底分别为大小相近的圆形和矩形孔口),半透明纸,蜡烛等。
- 实验过程:
1、将纸杯的杯口用半透明纸和橡皮筋罩住,然后将蜡烛点燃,放在桌子上一个固定位置。
2.将杯底开了圆形孔的纸杯准蜡烛,并将杯底与蜡烛保持5cm的距离,观察蜡烛成像。
3.将杯底开了矩形孔的纸杯准蜡烛,并将杯底与蜡烛保持5cm的距离,观察蜡烛成像。
图1
图2
- 实验分析与结论:孔的形状对小孔成像基本没有影响。
(4)实验四:周围环境亮度对小孔成像的影响
- 实验问题: 当周围环境的亮度改变时,会对小孔成像有影响吗?
- 实验材料: 一个纸杯,半透明纸,蜡烛等。
- 实验过程:
图1
图2
图3
四、研究结论
五、感想和体会