夜色斑斓,一轮弯月通过密密的树叶洒在大地上。我发现地上的光斑是:
A圆形B方形C月牙形D各种形状都有
【学习方法】
小孔成像涉及很多内容,有人试图去记忆各个要点,这是万万不可取的。孩子完全通过观察联想周围事物现象去理解各种知识点。
1、成的像是实像还是虚像。
2、像可以使彩色的吗。
3、成的像是倒立的,仅仅是上下颠倒如水中倒影?
4、成的像与物体大小比列相同有关吗
5、成像大小跟物距、像距关系,能成的等大、放大、正立的像吗?
6、成像跟小孔的形状有关吗。
7、像的大小跟孔的大小关系(有的说有关、有的说无关):
8、像的清晰度、亮度因素跟孔的大小(有的说有关、有的说无关)、物距像距关系
9、光的直线传播必须需要介质吗?
【分析】
小孔成像知识点:
1、成的像是实像,可以用光屏接收,是实实在在的光线形成的像。
2、物体可以是发光的,如太阳、蜡烛火焰,也可以是因反射发光的,如月亮、鲜花。这里统一作为发光的物体。小孔成像是因为物体发光,光线直线传播而发生的现象。不是因为物体阻挡阳光而形成的“影子”,所以物体是什么颜色的,像也是什么颜色的。
3、成的像是倒立的,这里要充分理解。不仅上下颠倒,而且左右颠倒,即与原物体成中心相反对称,也可以是180度(不论顺时针还是逆时针)旋转大转弯。如果移动蜡烛火焰或火焰飘动,像会向相反方西移动。
4、成的像与物体大小比列相同,像大小/物体大小=像距/物距。这个好理解,可以用几何知识相似三角形、分数等式原则理解。据此还有:像大小/像距=物体大小/物距、像距X物体大小=像大小X物距
5、成像规律(用几何知识理解,当然看相似三角形图形更容易理解,不要背诵、理想状态):
(1)情况一
光屏到小孔的距离不变,物体远离小孔,实像变小;物体靠近小孔,实像变大。
物体到小孔的距离不变,光屏靠近小孔,实像变小;光屏远离小孔,实像变大。
(2)情况二
当蜡烛与小孔的距离>光屏与小孔的距离时,成倒立缩小的实像
当蜡烛与小孔的距离=光屏与小孔的距离时,成倒立等大的实像
当蜡烛与小孔的距离<光屏与小孔的距离时,成倒立放大的实像
其实这就是光传播的可逆性。像成发光物体,通过小孔就会变大、等大或缩小,但一定是倒立的。
6、成像跟小孔的形状无关,圆形物体,不论小孔是方的、五角形的,成像都是圆的。
7、像的大小跟孔的大小关系:
有人认为无关:这里的小孔仅起到保证体现光线直线传播的条件,不涉及光的“衍射”等概念,小孔要足够小,仅考察“光线直线传播”这一个知识点。
当然有的题目也认为有关。
这里不能绝对理解是有关或无关,要看题目实际情况。如果题目出现“实验中”就会体现有关。如果仅仅是概念,就是无关:
假设发光物体是蜡烛火焰。把蜡烛的火焰看成是由许多小发光点组成的,每个发光点都向四面八方发射无数的光。总会有一个小束光线,笔直地穿过小孔,在白纸上形成一个小光斑。烛焰上的每一个发光点都会在白纸上形成一个对应的光斑,全部光斑在白纸上就组成了一个烛焰的像。注意,这里的小发光点很小很小(每个小发光点坐标不同,标示物体的每部分特征),有且只有一个光线穿过小孔。这是理想的孔径。
但是实际操作做不到这么精准,所以会出现其他情况。
如图:当孔变大时,从A点会有其他线也穿过小孔,B线使图像变大,C线跟图像其余部分重叠。
如果再大,每个小发光点会有更多光线通过小孔,众多小发光点相互相互交叉重叠,虽然亮度增加了,但是图像变得模糊。再大,小孔就成了真正的孔,像不再是发光体的形状,而是小孔的形状。
好多实验,达不到理想状态,而出现各种各样的观察结论。
理想状态,每个小发光点只有一条光线(有区别其他光线的唯一坐标)通过小孔,只要做到这点,不论孔大小,小发光点的数量是固定的,所以像的大小、清晰、亮度跟小孔大小无关。
所以,理想状态无关,非理想状态有关。
8、像的清晰度、亮度因素:
清晰对应的是模糊、重叠。如果影像重叠,就清晰度降低。
亮度对应光线的多少,窗帘拉开的越大,屋里越亮。
如果题目中只提到1个清晰度或亮度,一般是指亮度,也就是光线的多少。
(1)孔越小成像越清晰但是亮度会比较小(非理想状态)
如果孔大,1个小发光点就会2条光线穿过小孔,这两条光线坐标角度不同,就会产生部分重叠,清晰度降低。当然,由于每个发光点的阳光数量增加,亮度变大。
理想状态,孔的大小对像的大小、清晰、亮度都没有影响。
(2)物距、像距关系(理想状态)
以下是理想状态,即每个小发光点只有一条线通过小孔:
像距不变时,物距越近,像越大且亮度变暗;物距越远,像越小且亮度变亮。
物距不变时,屏近像变小,变亮;屏远像变大,变暗。
这个好理解,手电筒照物体,越近越亮,单位面积有更多的光线多。光线越多,分辨率(像素)高,对应清晰度越高。
弯月那么远,都能形成清晰的弯月像,接近理想状态。
当然,也有其他不理想情况,具体看题目说明。没有说明,就是理想情况。
物理中理想状态很难得到,只能通过非理想状态现象去推断通用的原理。
所以理想状态,像越小,清晰度、亮度越高。
9、光的直线传播必须需要介质吗?教材中提到“光在同种均匀介质中直线传播”,有人看到这句,认为光传播是需要介质的。但在“光的传播速度”中又提到“可以在真空中传播”。其实这好理解,光从太阳到地球,要经过真空的太空。
10、有的实验结论跟上面不一样,那是非理想状态出现的偏差。
综上,学习物理一定要: ...