Question

如下圖所示，某同學(xué)用硬紙筒探究小孔成像．
（1）小孔成像的原理是______．
（2）請(qǐng)?jiān)谙聢D中作出蠟燭AB在屏上所成的像A′B′（要求標(biāo)出A′、B′）．
（3）該同學(xué)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(cè)出了不同距離時(shí)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(jù)表中的數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象可以得到的結(jié)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(dāng)像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時(shí)，所成的像是______（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的，物體通過(guò)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(fā)出或反射的光通過(guò)小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的實(shí)像，這就是小孔成像．
（2）根據(jù)光直線(xiàn)傳播的性質(zhì)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(gè)定值，由此得出像的高度和像到小孔的距離成正比；當(dāng)像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時(shí)，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(guān)系．
解答：解：（1）小孔成像的原理是：光在均勻介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播．
（2）發(fā)光物體的每一個(gè)點(diǎn)都可看作為點(diǎn)光源，每個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光都會(huì)通過(guò)小孔照到屏幕的某個(gè)區(qū)域．蠟燭A點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)小孔下邊緣，到達(dá)光屏下部，蠟燭B點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)小孔上邊緣，到達(dá)光屏的上部，成的像是倒立的實(shí)像，蠟燭成像的光路圖如圖所示．
、
（3）①由表格上的數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)比值是一個(gè)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(shù)據(jù)可知，當(dāng)像到小孔的距離為2.0cm、4.0cm時(shí)，成像的長(zhǎng)度為1.0cm、2.0cm，均小于蠟燭的長(zhǎng)3cm，
所以當(dāng)像到小孔的距離小于蠟燭到小孔的距離時(shí)，所成的像是縮小的．
③由表可知，當(dāng)像到小孔的距離和蠟燭到小孔的距離相等時(shí)，即為6.0cm，此時(shí)蠟燭和像均為3.0cm；
當(dāng)像到小孔的距離大于蠟燭到小孔的距離相等時(shí)，即8.0cm、10．cm，成像的長(zhǎng)度為4.0cm、5.0cm，均大于蠟燭的長(zhǎng)3cm；
所以物體通過(guò)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(zhì)中沿直線(xiàn)傳播；（2）如上圖所示；（3）正比；縮小；倒立的．
點(diǎn)評(píng)：本題利用了光沿直線(xiàn)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(guān)．第二問(wèn)和第三問(wèn)是難點(diǎn)，要用物體所成像的直徑和像到小孔距離的比值是一個(gè)定值來(lái)解答，是一道比較難的題目．