小孔成像
我們要重複這個實驗,當然不需要專門造一間沒有窗户的屋子,甚至不需要任何專門的器材,只要大多數家庭都有的材料,甚至是準備丟棄的廢物就可以了。
下面我們一步一步地介紹,如何用隨手可得的材料自制小孔成像裝置。
先找一個小一點的紙盒,將其一端的盒蓋剪掉。
我用的是一個袋裝奶茶的紙盒,奶茶喝完準備扔掉的。當然你也可以用袋裝咖啡的盒子,或其它什麼的紙盒,體積大於4個香煙盒的都可以。
然後找一隻塑料保鮮袋,就是超市裏賣的那種裝食品的保鮮袋,白色半透明的,用剪刀剪下一層塑料薄膜,蒙在紙盒的開口上,四周用透明膠帶粘牢。
把紙盒的另一端用縫衣針扎個小孔。
再找一個略大一些的紙盒,同樣用剪刀把一端的盒蓋剪掉。
這次我用的是一個電子設備的包裝盒,也可以用鞋盒、餅乾盒等,只要你找的到的都行。
然後在大紙盒的另一端,用小刀裁出一個與小紙盒截面等大的缺口。
我是把小紙盒的一端放在大紙盒上,用圓珠筆沿着小紙盒畫出它的輪廓,再根據輪廓線在大紙盒上裁出這個缺口的。
把小紙盒粘貼保鮮袋的那一端從缺口塞進大紙盒裏,帶小孔的那一端露在外面,再在小孔正前方放置一支燃燒的蠟燭,這個小孔成像裝置就完成了!
下面是這個自制裝置的原理圖。
物體經過小紙盒上的小孔,在半透明的保鮮袋做成的屏幕上形成一個倒像,從大紙盒的開口端看進去,就能夠觀察到這個倒像。
小紙盒相當於墨子實驗裏的黑暗的房間,因為我們沒法鑽進去觀察經過小孔成的像,所以就必須找一個半透明的屏幕,使得在它上面成的像可以從後面觀察到。
從另一個角度觀察我們自制的小孔成像裝置。注意我把紙盒上的縫隙用黑色的膠帶封住了,紙盒越不透光,實驗現象就越好。
這是從大紙盒的開口端觀察到的,在半透明屏幕上形成的蠟燭火焰的倒像。使蠟燭的火焰正對着小孔,調節二者之間的距離,直到形成大小合適的倒像為止。
我上學的時候學習這個實驗,總是有一個疑問:為什麼小孔總要對着蠟燭的火焰,而對着同學的腦袋就不行呢?
原因在於,小孔前面的物體發出的光,只有很少量的能夠通過小孔到達屏幕,因此在屏幕上形成的倒像非常微弱,以至於在正常光照條件下很難用肉眼觀察到。
要得到好的實驗效果可以採取兩個措施。一、增大小孔前面物體的亮度,這是我們喜歡用明亮的蠟燭火焰的原因;二、儘量在黑暗的環境下觀察,大小兩個紙盒子都是為了隔絕外界光線的干擾,取得儘量好的實驗效果。
晚上關掉家裏所有的燈,在黑暗的環境下,利用這個自制的小孔成像實驗裝置,可以取得非常滿意的效果。在你使用的紙盒絕對不透光的情形下,白天用毛毯矇住自己的頭和大紙盒,試着把小孔對準同學的腦袋,沒準你真能看到屏幕上出現同學腦袋的倒像!-
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