小孔成像真能证明光的直线传播吗?
陆庆裕(上海市江镇中学201200)
小孔成像是大家熟知的光学现象,无论是九年义务教育物理课本,还是其它教科书上都说小孔成像证明了光的直线传播,但是,具体到小孔成像的理论,人们又感到存在着一些问题,为此,本人做了一番研究。
一、小孔成的“像”是不是像?
不少人对此提出疑问。本人设计如图1所示实验(尺寸:横截面积8cmX8cm,长40cm,内筒底面用薄白纸做成,眼睛可套在内筒外口,直接观察屏上的像。小孔直径可改变,内筒可前后移动),其实验过程及结论如下:
小
孔屏
图1
1、让小孔直径不变,物距不变,改变像距(抽动屏):当像距很小时,仅在屏上成一光斑,随像距变大,在屏上逐渐成倒立像,像的大小随像距变大而变大,像的亮度逐渐变暗,像的清晰程度变好,在这一区堿内,任一位置上都成像。
2、让物距、像距不变,改变小孔直径:孔径变大,发现屏上的像大小不变,像的亮度变大,清晰度下降。当孔径很大时,屏上形成光斑。孔径变小,像的亮度变暗,清晰度变好。
3、小孔所成的像确是实像。
二、小孔成像的机制到底是什么?
1、 光的直线传播说无法解释小孔成像的原理。
理由极其简单,我们都知道,一个物体可看作是由无数个物点组成的,理想情况下,一个物点发出的光线经过某种装置后仍能会聚于一点,即可在光屏上形成了一个像点。然而,根据光的直线传播,从物点发出的光经小孔后不可能会聚于一点,只能是发散光束,所以就不可能成实像。不能因为所成的像上下左右都相反就能证明光的直线传播(凸透镜所成实像也是上下左右相反,但不能证明光是直线传播)。
2、 光的衍射说可解释小孔成像。
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