一道“小孔成像”題的實(shí)驗(yàn)探究
2008-01-01 00:00:00劉詠梅曹開錚
物理教學(xué)探討 2008年2期
蘇科版八年級(jí)（上冊(cè)）《物理補(bǔ)充習(xí)題》第33頁第8題：在紙上剪一個(gè)很小的“△”形孔，讓太陽光垂直照射到“△”形孔上，那么在地上形成的光斑是（ ）
A．“△”形的；
B．圓形的；
C．“▽”形的；
D．無法判斷。
原書所給答案是B，但學(xué)生對(duì)此題的答案有較大的分歧，我通過實(shí)驗(yàn)對(duì)此題進(jìn)行了探究。具體過程如下：
所需實(shí)驗(yàn)器材：白紙、剪刀、刻度尺
探究方法：
1．在一張白紙上分別剪出邊長為1㎜、1.5㎜、2㎜和3㎜的三角形小孔，
2．讓太陽光垂直照射到“△”形孔上，觀察光屏上所形成的光斑。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
光源小孔的邊長/㎜光斑為“△”形時(shí)小孔與光屏的距離/cm光斑為“○”時(shí)小孔與光屏的距離/cm
太陽1小于4.5大于4.5
太陽1.5小于12.1大于12.1
太陽2小于14.1大于14.1
太陽3小于24.2大于24.2
說明 小孔與光屏的距離在所測(cè)量的數(shù)據(jù)左右時(shí)，光斑由“△”形向“○”過渡。
探究結(jié)論
太陽光垂直照射到“△”形孔上時(shí)，在地面上形成的光斑的形狀與像距的大小有關(guān)。小孔的邊長越大，要成圓形光斑，需要的像距越大。所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)是D。
太陽光垂直照射到“△”形孔上時(shí)，當(dāng)像距太較小時(shí)，在地上形成的光斑是“△”形外側(cè)的紙的影子；當(dāng)像距的大小適度時(shí)，才是“○”的，即太陽的像。但它們都是靠“光的直線傳播”而成的像。這樣我們就不難理解太陽透過樹葉間的縫隙在地面上要形成圓形的“光斑”了，因?yàn)闃淙~間的縫隙到地面的距離一般都比較大。
如果我們改用白熾燈作光源來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓燈光垂直照射到邊長為3㎜的“△”形孔上，當(dāng)光源到小孔的距離為80cm，像距小于1.3cm時(shí)，光斑是“△”形的；像距略大于1.3cm時(shí)，光斑的形狀介于“△”形和燈絲的形狀之間，隨著像距的逐漸增大，光斑形狀越接近燈絲，直到像距大于19cm時(shí)，光斑才完全是燈絲的像。
從上述實(shí)驗(yàn)探究可知，有些習(xí)題不能僅憑直覺給出答案，一定要尊重事實(shí)。在答案不好確定的情況，要么進(jìn)行理論推導(dǎo)，要么用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行探究。這樣才能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)緊認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生日常學(xué)習(xí)中體驗(yàn)科學(xué)研究的基本思想和方法。
注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。
