Question

如下圖所示，某同學用硬紙筒探究小孔成像．
（1）小孔成像的原理是______．
（2）請在下圖中作出蠟燭AB在屏上所成的像A′B′（要求標出A′、B′）．
（3）該同學將一根高3cm的蠟燭固定在小孔前6cm處，改變像到小孔的距離，測出了不同距離時像的高度，填在表格中：

像的高度h/cm	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
像到小孔的距離S/cm	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0

根據表中的數據及實驗觀察到的現象可以得到的結論是：蠟燭和小孔的位置固定后，像的高度h與像到小孔的距離S成______（選填“正比”或“反比”），當像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時，所成的像是______（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的，物體通過小孔所成的像一定是______（選填：“倒立的”、“放大的”、“等大的”、“縮小的”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）物體發出或反射的光通過小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的實像，這就是小孔成像．
（2）根據光直線傳播的性質做出AB所成的像．
（3）算出表格中像的高度和像到小孔的距離的比值，可以看出比值是一個定值，由此得出像的高度和像到小孔的距離成正比；當像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時，分析表格中像的高度與蠟燭的高度，即可得出所成的像與物的關系．
解答：解：（1）小孔成像的原理是：光在均勻介質中沿直線傳播．
（2）發光物體的每一個點都可看作為點光源，每個點光源發出的光都會通過小孔照到屏幕的某個區域．蠟燭A點發出的光線經小孔下邊緣，到達光屏下部，蠟燭B點發出的光線經小孔上邊緣，到達光屏的上部，成的像是倒立的實像，蠟燭成像的光路圖如圖所示．
、
（3）①由表格上的數據可知，像的高度隨像到小孔距離的增大而增大，求出像的高度和像到小孔距離的比值，可以發現比值是一個定值；所以像的高度h與像到小孔的距離S成正比．
②由表中的數據可知，當像到小孔的距離為2.0cm、4.0cm時，成像的長度為1.0cm、2.0cm，均小于蠟燭的長3cm，
所以當像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時，所成的像是縮小的．
③由表可知，當像到小孔的距離和蠟燭到小孔的距離相等時，即為6.0cm，此時蠟燭和像均為3.0cm；
當像到小孔的距離大于蠟燭到小孔的距離相等時，即8.0cm、10．cm，成像的長度為4.0cm、5.0cm，均大于蠟燭的長3cm；
所以物體通過小孔所成的像可能是放大的、可能是等大、可能是縮小的，但一定是倒立的．
故答案為：（1）光在均勻介質中沿直線傳播；（2）如上圖所示；（3）正比；縮小；倒立的．
點評：本題利用了光沿直線傳播作圖：小孔成的像是倒立的像，像的大小和物體與小孔的距離、小孔到光屏的距離有關．第二問和第三問是難點，要用物體所成像的直徑和像到小孔距離的比值是一個定值來解答，是一道比較難的題目．