探究小点成像

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1、探宄小点成像湖北省应城市第一高级中学(432400)徐诗怡张仁义1项目摘要一种物理光学实验教学探究仪，它是由演示盒、直角“Γ”型支架演示板、白炽灯泡、蜡烛、白纸屏组成，其特征在于：将不透光的方形障碍物置于阳光下，如果障碍物较大就会在地上得到方形的影子，这是名副其实的影。但如果障碍物较小就会在地上得到圆形的“影”，与其说是“影”，倒不如说是太阳的负像。使用木发明不仅解释方物园影的现象，更重要地是培养学牛.的逆向思维，挖掘学牛.的创造潜能。2研究背景夏天的一个晚上，我在学习时发现白纸上有几个灯丝的影子来回晃动，有时非常清晰，有时

2、模糊不清。我细心观察，然后静想：这“影”是从何而来？我立即起身再认真观察发现是几只蚊子在白纸上飞来飞去。我们学了“小孔成像”，难道“小点也能成像”吗？于是我便开始研究并制作出一种小点成像的探究仪。3创新点一小点成像是光的直线传播的乂一例证，因此我们可以将一发现用在航天事业，这里可假设卫星、航天飞机等作为小点，只要能找到(观察到)光源的负像，我们就一定能找到卫星的位置和运动方向，以及光源的位置；还可以应用在农作物除虫方面，可把飞虫当作小点，只要找到光源的负像，就可以知道飞虫的飞行方向和位置。4使用效果使用木发明，学生不仅掌握光学中把与光源

3、明暗颠倒的像为负像,负像不是虚像的道理，更重要的是学习一种成负像的光学方法。5研究过程、方法、原理5.1研究方法。夏天我在灯光下做作业时，无意中发现作业木上有灯丝“影”在晃动，有时有而有时乂没有，后来观察到作业木上方有蚊子飞过时才有，我百思不得其解。这到底是什么现象呢？5.2猜想假设：纸上有灯丝的影子是因为小孔成像。5.3设计方案。方案•一：先用蜡烛充当光源，取小块橡皮泥粘在头发上，拉直头发丝，左右摇晃蜡烛，观察白纸板上的现象。方案二：自制器具，固定细铜丝，将一点橡皮泥粘在细铜丝上，在灯泡的照射下，观察承接物上出现的现象。改进方案:方案

4、一中不能始终保持头发丝晃动，可能会对实验结果造成影响，可以用细铜丝拉直固定在方框架上，然后再左右摇晃蜡烛。5.4进行试验：方案一：实验过程：①将橡皮泥粘在方架上固定的铁丝上,点燃蜡烛，观察白纸板所成的像。②左左晃动蜡烛，观察白纸板上的像是否奋变化。实验结果：ft纸板上出现蜡烛晃动的像，颜色暗淡且呈倒立状。实验分析:不可能是小孔成像，试验中只有小点而没有小孔，所以猜想错误。方案二：实验过程：①点亮灯泡，观察自制器具上承接物所成的像。②记录观察结果。实验结果：承接物上出现较暗淡的灯丝影子。灯丝通过不透光的小点在承接物上成较暗倒立的像。5.5

5、对比探究：在不透光的屏上打一个小孔，然后在透明薄膜上用黑色笔点出一个小点，同吋摇晃蜡烛，观察白纸板上所成的像。实验结果：小孔成像呈现出光亮的实像，而小点成像则呈现出较暗的倒立的像。探究分析：小点成像和小孔成像截然不同，而我们在生活中所看到的灯丝影子显然不是小孔成像，而是小点成像。5.6原理分析：如图，AB为发光体，P为不透光的小障碍物，MN为光屏，光点A发出的光沿直线传到P，经P在屏上留下P的影子A1。B发出的光线经P得到的P的影子B1。依此类推，AB上各点发出的光线经过P点后都留下相应的P的影子，于是在屏MN明亮的背影上得到较暗的倒立

6、的AB的像，这是由障碍物的影子组成发光体的像，我们创造性地称之为负像。5.7得出结论：发光体在透光空间中，通过不透光的小点成较暗的倒立的负像，这种现象叫做小点成像。并在老师的帮助下制做小点成像演示器。5.8研究过程。附图1中，AB为发光体，P为不透光的小障碍物,MN为屏，光点A发出的光线沿直线传播到P,经P在屏上留下P的影子A1。B发出的光线经P得到P的影子B1,依次类推，AB上各点发出的光线经P后都留下相应的P的影子，于是在屏MN明亮的背影上得到较暗的倒立的AB的负像，即A1B1。这是由障碍物的影子组成的发光体的像。附图2中，找一张透

7、明度较高的薄膜，不论用什么颜色液体在薄膜上点一小点（9）,置于白炽灯（3）下，于是在薄膜下的白纸（12）上得到清晰的灯丝（13）的“影子”（14）负像。附图3中，将白炽灯（3）换成点燃的蜡烛（16）,则在薄膜左边的白纸（12）上得到清晰的烛焰的“影子”（15）负像。附图4中，演示盒（1）内放直角“Γ”型支架演示板（4）,在支架演示板（4）底板上放一张白纸（12）作为屏，支架演示板（4）上部中央挖有滑槽（6），滑槽（6）两边标着刻度线（5）,滑槽（6）内嵌着滑轩（7），滑轩（7）上固定着连杆（11）,连杆（11）上固定着长方体

8、框架（8），框架（8）上固定着细油丝（10）,细油丝（10）上固定着橡皮泥小圆点（9），在直角“Γ”型支架演示板（4）顶部固定着带孔灯连杆架（2）,带孔灯连杆架（2）的孔中安装白炽灯（3）及发光