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用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间，屏幕上就会形成物体的倒像，我们把这样的现象叫做小孔成像（如图1），如生活中树阴下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的缝隙在地面上形成的像.
一、小孔成像的成因
早在公元前4世纪，墨家的代表作《墨经》中对小孔成像就有这样的记载：“景到，在午有端，与景长，说在端.” “景，光之人，煦若射.下者之人也高，高者之人也下.足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下.在远近有端，与于光，故景库内也.”这是世界上第一个小孔成倒像的实验，并解释了小孔成倒像的原因.这也是对光沿直线传播的第一次科学解释.
大家知道小孔成像的成因是光在同一均匀介质中沿直线传播，一个发光体（或反射光的物体）可以看成是由无数个发光点组成的，每个发光点都向周围空间各个方向发光，只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上, 使光屏上形成一个跟发光点相似的小光斑，即为发光点的像.这样, 发光体上无数个发光点经过小孔在光屏上形成对应的亮点时, 光屏上就呈现整个物体清晰的像.根据这个成因，小孔成像成的是个上下颠倒、左右相反的实像.
例1 小孔成像是光沿直线传播的实例.北宋科学家沈括在他的《梦溪笔谈》中也做过精彩的描述：若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢相违，鸢东则影西，鸢西则影东（如图２所示）.某同学用硬纸筒探究小孔成像，如图３所示.请在图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A′B′（要求标出A′B′）.
解析 小孔成像的原因是光的直线传播，蜡烛AB可以看成是由无数个发光点组成的，只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上, 使光屏上形成发光点的像，发光体上无数个发光点经过小孔在光屏上形成对应的亮点时, 光屏上就呈现整个物体清晰的像，因此作图时我们只要作出AB两个发光点的像就可知道整个发光体的像了.蜡烛上的点A发出的光线沿直线传播经过小孔后才能传播到屏上，根据几何知识，两点确定一条直线，蜡烛上的点A和小孔连接成一直线，即可在屏上找到A的像A′.同理再作出B点的像B′，如图４所示.由图4可以清晰地看出蜡烛AB经过小孔成的是蜡烛的倒立实像.
例2 按图５所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏.点燃蜡烛，调整蜡烛和屏的高度，使蜡烛的火焰、 小孔和毛玻璃屏的中心在
解析 小孔成像的成因是光的直线传播，因此只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上成像，所以，发光体蜡烛、小孔和光屏中心必须在同一直线上.
二、物体（光屏）到孔距离的远近对像的大小的影响
小孔成像是由于光经过小孔沿直线传播在屏上形成的,如图６所示，所以小孔成像的大小取决于物体AB（物体大小一定）到小孔O的距离（即物距）和光屏MN到小孔O的距离（即像距）.需要注意的是：如果光屏距离小孔过远, 物体上某一点发出的光线经过小孔之后就会过度发散开, 那么像就不清晰了, 讨论不清晰的像就没有实际意义.
（1）当物体AB（物体大小一定）到小孔O的距离（即物距）一定时，由图７分析可知，像的大小随着光屏MN到孔的距离（即像距）的增大而增大，随着光屏MN到孔的距离（即像距）的减小而减小.
（2）当光屏MN与小孔O 的距离一定时,由图８可知, 像A′B′的大小随物体AB 到小孔的距离的增大而变小.
例3 小明和兴趣小组的同学根据课本中的“试一试”用易拉罐做小孔成像实验，小明发现蜡烛和小孔的位置固定后，像到小孔越远，像就越大.他测量了不同距离时像的高度，填在表格中.
（1）由实验可知，保持小孔的大小和屏与小孔间的距离不变，蜡烛与小孔间的距离越近，所成的像越 .
（2）从表格中可以看出h和s的关系为： .
（3）小明知道树阴下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上形成的像，试画出太阳通过小孔成像的物理示意图.小明测出了圆形光斑的直径为7.0cm，光斑到小孔的距离为7.5m,从书上查到太阳到地球表面的距离约为1.5×1011m，由此以估算出太阳的直径约为 m.
解析 小孔成像实验中，由表格中的数据可知，当保持小孔的大小和屏与小孔间的距离不变，蜡烛与小孔间的距离越近，所成的像越大，且h=0.5s.树阴下的光斑就是小孔成像，所以示意图如图９所示，光斑到小孔的距离为l为7.5m，太阳到地球表面的距离L为1.5×1011m，圆形光斑的直径d为7.0cm，由几何知识可知，D/d=L/l，算出太阳的直径D=Ld/l=1.5×1011m×0.07m/7.5m=1.4×109m.
三、孔的大小对成像的影响
小孔顾名思义就是孔很小，从理论上来讲，孔是越小越好.因为在小孔成像时，像的形状与小孔的形状是无关的，只与发光体的形状有关.但当孔大到一定程度时，光屏上的像会由清晰变模糊，最后只能看到孔状的光斑.但是当孔小了之后，能穿过小孔的光线也就很少，在小孔后面的光屏上所成的像就越清晰，但像也越暗.有的尺寸很大的孔也能成像，比如太阳经树叶间的孔隙成像，这是由于发光体离孔很远，孔的尺寸与发光体到孔的距离相比是很小的，所以仍可以在光屏上成实像，因为树叶间的缝隙不可能是规则的形状，而这些光斑的形状却都是圆的（太阳的形状），所以，小孔的“小”是相对的.在实际的演示实验中, 我们选择的小孔大小应适当, 直径一般以1～ 2mm 为宜.如果太大，像就不清晰了,实验效果也就差了；如果太小，像就很暗，实验效果也不好.
例4 如图10是小孔成像的实验，现用此装置研究所成的像与哪些因素有关，有何关系.
实验：（1）若在甲纸上剪一个很小的正方形的孔，观察到在光屏上所成的像是
（2）若在甲纸上一个很小的三角形的孔，观察到光屏上所成像与上述 （选填“相同”或“不同”）.
（3）若将甲纸上的小孔逐渐变大，则所成的像的亮度和清晰度如何变化？由上述的（1）（2）的实验和分析，可得到什么结论？
解析 在甲纸上剪一个很小的孔时，不管孔的形状如何，都是小孔成像，所成的像的形状只与发光体形状有关，与孔形状无关，因此光屏上成的都是蜡烛的倒立实像.但当小孔逐渐变大时，穿过小孔的光也就多了，像的亮度变亮，清晰度降低，最后在光屏上只能看到孔状的光斑.因此由（1）、（2）实验可得小孔成像中的孔要小，当孔较小时，像的形状与孔的形状无关，当孔变大时，像越来越模糊，最后消失，出现孔状的光斑.
一、小孔成像的成因
早在公元前4世纪，墨家的代表作《墨经》中对小孔成像就有这样的记载：“景到，在午有端，与景长，说在端.” “景，光之人，煦若射.下者之人也高，高者之人也下.足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下.在远近有端，与于光，故景库内也.”这是世界上第一个小孔成倒像的实验，并解释了小孔成倒像的原因.这也是对光沿直线传播的第一次科学解释.
大家知道小孔成像的成因是光在同一均匀介质中沿直线传播，一个发光体（或反射光的物体）可以看成是由无数个发光点组成的，每个发光点都向周围空间各个方向发光，只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上, 使光屏上形成一个跟发光点相似的小光斑，即为发光点的像.这样, 发光体上无数个发光点经过小孔在光屏上形成对应的亮点时, 光屏上就呈现整个物体清晰的像.根据这个成因，小孔成像成的是个上下颠倒、左右相反的实像.
例1 小孔成像是光沿直线传播的实例.北宋科学家沈括在他的《梦溪笔谈》中也做过精彩的描述：若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢相违，鸢东则影西，鸢西则影东（如图２所示）.某同学用硬纸筒探究小孔成像，如图３所示.请在图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A′B′（要求标出A′B′）.
解析 小孔成像的原因是光的直线传播，蜡烛AB可以看成是由无数个发光点组成的，只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上, 使光屏上形成发光点的像，发光体上无数个发光点经过小孔在光屏上形成对应的亮点时, 光屏上就呈现整个物体清晰的像，因此作图时我们只要作出AB两个发光点的像就可知道整个发光体的像了.蜡烛上的点A发出的光线沿直线传播经过小孔后才能传播到屏上，根据几何知识，两点确定一条直线，蜡烛上的点A和小孔连接成一直线，即可在屏上找到A的像A′.同理再作出B点的像B′，如图４所示.由图4可以清晰地看出蜡烛AB经过小孔成的是蜡烛的倒立实像.
例2 按图５所示放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏.点燃蜡烛，调整蜡烛和屏的高度，使蜡烛的火焰、 小孔和毛玻璃屏的中心在
解析 小孔成像的成因是光的直线传播，因此只有沿发光点与小孔连线方向的光才能穿过小孔到达光屏上成像，所以，发光体蜡烛、小孔和光屏中心必须在同一直线上.
二、物体（光屏）到孔距离的远近对像的大小的影响
小孔成像是由于光经过小孔沿直线传播在屏上形成的,如图６所示，所以小孔成像的大小取决于物体AB（物体大小一定）到小孔O的距离（即物距）和光屏MN到小孔O的距离（即像距）.需要注意的是：如果光屏距离小孔过远, 物体上某一点发出的光线经过小孔之后就会过度发散开, 那么像就不清晰了, 讨论不清晰的像就没有实际意义.
（1）当物体AB（物体大小一定）到小孔O的距离（即物距）一定时，由图７分析可知，像的大小随着光屏MN到孔的距离（即像距）的增大而增大，随着光屏MN到孔的距离（即像距）的减小而减小.
（2）当光屏MN与小孔O 的距离一定时,由图８可知, 像A′B′的大小随物体AB 到小孔的距离的增大而变小.
例3 小明和兴趣小组的同学根据课本中的“试一试”用易拉罐做小孔成像实验，小明发现蜡烛和小孔的位置固定后，像到小孔越远，像就越大.他测量了不同距离时像的高度，填在表格中.
（1）由实验可知，保持小孔的大小和屏与小孔间的距离不变，蜡烛与小孔间的距离越近，所成的像越 .
（2）从表格中可以看出h和s的关系为： .
（3）小明知道树阴下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上形成的像，试画出太阳通过小孔成像的物理示意图.小明测出了圆形光斑的直径为7.0cm，光斑到小孔的距离为7.5m,从书上查到太阳到地球表面的距离约为1.5×1011m，由此以估算出太阳的直径约为 m.
解析 小孔成像实验中，由表格中的数据可知，当保持小孔的大小和屏与小孔间的距离不变，蜡烛与小孔间的距离越近，所成的像越大，且h=0.5s.树阴下的光斑就是小孔成像，所以示意图如图９所示，光斑到小孔的距离为l为7.5m，太阳到地球表面的距离L为1.5×1011m，圆形光斑的直径d为7.0cm，由几何知识可知，D/d=L/l，算出太阳的直径D=Ld/l=1.5×1011m×0.07m/7.5m=1.4×109m.
三、孔的大小对成像的影响
小孔顾名思义就是孔很小，从理论上来讲，孔是越小越好.因为在小孔成像时，像的形状与小孔的形状是无关的，只与发光体的形状有关.但当孔大到一定程度时，光屏上的像会由清晰变模糊，最后只能看到孔状的光斑.但是当孔小了之后，能穿过小孔的光线也就很少，在小孔后面的光屏上所成的像就越清晰，但像也越暗.有的尺寸很大的孔也能成像，比如太阳经树叶间的孔隙成像，这是由于发光体离孔很远，孔的尺寸与发光体到孔的距离相比是很小的，所以仍可以在光屏上成实像，因为树叶间的缝隙不可能是规则的形状，而这些光斑的形状却都是圆的（太阳的形状），所以，小孔的“小”是相对的.在实际的演示实验中, 我们选择的小孔大小应适当, 直径一般以1～ 2mm 为宜.如果太大，像就不清晰了,实验效果也就差了；如果太小，像就很暗，实验效果也不好.
例4 如图10是小孔成像的实验，现用此装置研究所成的像与哪些因素有关，有何关系.
实验：（1）若在甲纸上剪一个很小的正方形的孔，观察到在光屏上所成的像是
（2）若在甲纸上一个很小的三角形的孔，观察到光屏上所成像与上述 （选填“相同”或“不同”）.
（3）若将甲纸上的小孔逐渐变大，则所成的像的亮度和清晰度如何变化？由上述的（1）（2）的实验和分析，可得到什么结论？
解析 在甲纸上剪一个很小的孔时，不管孔的形状如何，都是小孔成像，所成的像的形状只与发光体形状有关，与孔形状无关，因此光屏上成的都是蜡烛的倒立实像.但当小孔逐渐变大时，穿过小孔的光也就多了，像的亮度变亮，清晰度降低，最后在光屏上只能看到孔状的光斑.因此由（1）、（2）实验可得小孔成像中的孔要小，当孔较小时，像的形状与孔的形状无关，当孔变大时，像越来越模糊，最后消失，出现孔状的光斑.