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        小孔成“多”像
        ——簡(jiǎn)易多像小孔成像儀的制作

        2021-12-07 15:45:00重慶市雙福育才中學(xué)校李建李鴻重慶市四十七中學(xué)晏敏
        發(fā)明與創(chuàng)新 2021年24期

        ◎重慶市雙福育才中學(xué)校 李建 李鴻 重慶市四十七中學(xué) 晏敏

        小孔成像是一種生活中常見(jiàn)的光現(xiàn)象,樹(shù)蔭下圓形的光斑正是太陽(yáng)通過(guò)樹(shù)葉間的縫隙所成的像。如果恰好遇上日食,樹(shù)蔭下圓形的光斑就會(huì)變成“月牙形”(如圖1)。仔細(xì)觀察這些光斑,發(fā)現(xiàn)不止一個(gè),原來(lái)小孔成像還可以成多個(gè)像呢!能否自己做一個(gè)簡(jiǎn)易多像小孔成像儀器呢?

        圖1 發(fā)生日食時(shí),樹(shù)蔭下形成的“月牙形”光斑

        制作材料

        紙杯、半透膜(保鮮袋膜)、橡皮筋、牙簽、蠟燭、火柴等。

        制作過(guò)程

        1.取3個(gè)紙杯,在紙杯底部用牙簽依次扎1個(gè)、3個(gè)、5個(gè)大小相同的小孔。注意小孔的直徑不能太大,如圖2。

        圖2 扎好孔的紙杯

        2.用橡皮筋將半透膜平整地覆蓋在杯口處,如圖3。

        圖3 覆膜后的紙杯

        3.用火柴點(diǎn)燃蠟燭,將小孔正對(duì)蠟燭火焰。調(diào)整小孔與蠟燭火焰間的距離,直至在半透膜上找到一個(gè)倒立、清晰的像。如圖4,依次用3個(gè)多像小孔成像儀觀察蠟燭火焰的像,可分別看到1個(gè)、3個(gè)和5個(gè)像!

        圖4 小孔成“多”像

        實(shí)驗(yàn)原理

        如圖5,小孔成像是由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播形成的。當(dāng)有多個(gè)小孔時(shí),在光屏上就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)物體的像。樹(shù)蔭下之所以有多個(gè)圓形光斑,就是因?yàn)樘?yáng)光通過(guò)樹(shù)葉間多個(gè)較小的縫隙形成的太陽(yáng)的多個(gè)像。

        圖5 小孔成像原理圖

        掃一掃,觀看小孔成“多”像實(shí)驗(yàn)

        科技知識(shí)窗

        從小孔成像儀到針孔照相機(jī)

        大約兩千四五百年前,我國(guó)學(xué)者墨翟(墨子)和他的學(xué)生做了世界上第一個(gè)小孔成像的實(shí)驗(yàn)。北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中也記錄了一個(gè)有關(guān)小孔成像的現(xiàn)象:在紙窗上開(kāi)一小孔,使窗外飛鳶的影子呈現(xiàn)在室內(nèi)的紙屏上,結(jié)果觀察到“鳶東則影西,鳶西則影東”的現(xiàn)象。

        隨著人們對(duì)小孔成像現(xiàn)象的逐步認(rèn)識(shí)與分析以及科技的逐步發(fā)展,人類制作出了第一臺(tái)針孔照相機(jī),為后續(xù)照相機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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