小孔成像是由于什么形成的

小孔成像，我国的学者—墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了小孔成倒像的原因，指出了光沿直线进行的性质，早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。

用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒影，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，墙体上像的大小也会随之发生变化，这种现象说明了光沿直线传播的性质。

演示

把一支削得尖且细的铅笔，在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔圆圈。

小孔的直径约三毫米，设法把它直立在桌子上，然后拉上窗帘，使室内的光线变暗。

点上一支蜡烛，放在靠近小孔的地方。拿一张白纸，把它放在小孔的另一面。这样，你就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。我们称它是蜡烛的像。前后移动白纸，瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离蜡烛比较近的时候，像小而明亮；当白纸慢慢远离蜡烛的时候，像慢慢变大，亮度变暗。

改变小孔的大小，我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。

你可以在硬纸片上，扎几个大小不等、形状不同的孔，孔和孔之间相距几厘米。这时候在白纸上，就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要够小，它的形状不论是方的、圆的、扁圆的，对像的清晰程度和像的形状都没有影响。

实验

编辑

1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大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后，可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。

2移动蜡烛或毛玻璃屏的位置，可以看到，蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大。

第二种：剪去易拉罐的上部，蒙上一层塑料膜，在罐底钻一个小洞。将小洞向外对着发光物体，即可在塑料膜上得到倒立的像。

实验结论

光在同种均匀物质中沿直线传播。

物距越近，像越大且亮度越暗；物距越远，像越小且亮度越亮。

问题解释

这个实验至少向我们提出了三个问题：小孔成的像为什么是倒立的？像的大小和哪些因素有关？像的清

小孔成像图像是相反的

晰程度和哪些因素有关？

为了说明这些问题，我们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着光。总会有一小束光，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。

从图中可以看出，烛焰上部发的光沿直线通过小孔，照在白纸的下部；烛焰下部发出的光，通过小孔，照在白纸的上部，所以在白纸上形成一个倒立的像。这正好说明了光是直线传播的。

当孔比较小的时候，物的不同部分发出的光线会到达屏幕的不同的部分，而不会在屏幕上相互重叠，所以屏幕上的像就会比较清晰。如图所示(点击图可以放大)，由于孔比较小，物的A处发出的光线就不会到达屏幕的C处，只有物的B处发出的光线才会到达屏幕的C处，屏幕上的C处的光线只来自物的B处，所以C处的像就会比较清晰。

当孔比较大的时候，物的不同部分发出的光线会在屏幕上重叠，屏幕上的像自然也就不清晰了。如图所示(点击图可以放大)，如果孔相当大，那么物的A处发出的光线会到达屏幕的C处，而且B处的光线也会到达屏幕的C处，这样光线就会发生重叠，光信息就会发生混乱，也就无法成像。我们在面对物的一张白纸上之所以看不到像，不是因为白纸上没有来自于物的光线，而是因为来自于物的不同部分的光线在白纸上重叠了。

当然孔的大小是相对于物的大小来说的，如物很大，那么就是孔也比较大，也还是可以成像的。如果我们要成太阳的像，那么就是用足球场那么大的孔也可以，只是孔越小，成的像的分辨率越高。不过，如果孔太小，通过的光线就会少，像的亮度也会降低。而且孔太小还会发生衍射等反应，这也会对成像有影响。

所以，比孔小的物体或物体上的比孔小的部分是无法被成像的。

如右图所示，红线或蓝线都代表着来自被成像物的光线。这些光线在屏幕上形成光点a和光点b。a点只会接收cd这个范围内来的光线，而且其强度是这个范围内的光线强度的平均（因为cd这个范围内的任意一点的光线都会到达a）；b点只会接收ef这个范围内来的光线，而且其强度是这个范围内的光线强度的平均（因为ef这个范围内的任意一点的光线都会到达b）。所以，大孔是用cd这么大的区域来“扫描”物体以成像的，小孔是用ef这么大的区域来“扫描”物物体以成像的。由于cd要远大于ef，所以小孔成像的分辨率会比较低。显然，如果孔的大小不变，像距（像到小孔的距离）不变而物距增加，那么成像的分辨率就会下降，相反则分辨率上升。如果孔的大小不变，物距不变而像距增加，那么成像分辨率也会上升，相反则分辨率下降。如果像距与物距不变，孔的大小增加，那么成像的分辨率就会下降，相反则分辨率上升。即小孔成像的分辨率——像的清晰度——与像距成正比，与物距及孔的大小成反比。所以，当屏幕距离小孔十分近的时候，我们看到的是一个光斑，就是因为分辨率太低的结果。

（1）成像物体是蜡烛，所以像是蜡烛的倒立像．

（2）在探究像的大小可能与物体的大小有关时，必须控制挡板与小孔的距离不变，改变物体的大小，结合表格可知1、4、7 或2、5、8（或 3、6、9 ）符合；

由1、4、7 或2、5、8（或 3、6、9 ）可知，像随物体的增大而增大，故可得结论：物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大．

（3）分析比较1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）三次实验的数据可知，物体的大小不变，挡板与小孔的距离变大，而像变小；故可得结论：当物体大小一定时，物体倒小孔距离越大，所成的像越小．

（4）小孔成像的大小还与小孔到光屏的距离有关，我们可以用双筒制成可以移动的光屏来探究，即改变小孔到光屏的距离观察光屏上的像是否变化．

故答案为：（1）D；

（2）1、4、7（或2、5、8或 3、6、9）；当物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大；

（3）当物体大小一定时，物体倒小孔距离越大，所成的像越小；

（4）小孔到光屏的距离；用双筒制成可以移动的光屏；改变小孔到光屏的距离观察光屏上的像是否变化．

小孔成像实验结论是光沿直线传播。

小孔成像是根据光的直线传播原理形成的。用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。

前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。物距越近，像越大且亮度越暗；物距越远，像越小且亮度越亮。

在小孔成像试验中，成像屏上显示倒立的烛焰像。凸透镜成像试验中，成像屏上的烛焰像都是倒立的，像有放大缩小和等大三种情况。照相机是利用凸透镜成像的原理制成的，形成的是倒立、缩小的像。

小孔成像的应用

1、照相机和摄影机

一些照相机和摄影机就是利用了小孔成像的原理——镜头是小孔（大多数安装凸透镜以保证光线成像距离），景物通过小孔进入暗室，像被一些特殊的化学物质（如卤化银等）留在胶片上（数码相机、摄影机等则是把像通过一些感光元件存储在存储卡内）。

2、光的波动学说

对光的波动学说，比如杨氏干涉实验、双缝实验等光的干涉实验起到很关键性作用，小孔成像的原理和干涉实验的方法在现代物理学中仍然非常有用。

1、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大致在一条直线上。

2、移动蜡烛或毛玻璃屏的位置，可以看到，蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大。

3、小孔成像大小都是倒立的。

扩展资料：

一、“小孔成像”实验结论：

1、光在同种均匀物质中沿直线传播；

2、物距越近，像越大且亮度越暗；物距越远，像越小且亮度越亮。

二、成像原理

光的直线传播

原理： 光在同种均匀介质中，在不受引力作用干扰的情况下沿直线传播

三、应用：

1、照相机和摄影机

一些照相机和摄影机就是利用了小孔成像的原理——镜头是小孔（大多数安装凸透镜以保证光线成像距离），景物通过小孔进入暗室，像被一些特殊的化学物质（如显影剂等）留在胶片上（数码相机、摄影机等则是把像通过一些感光元件存储在存储卡内）。

2、光的波动学说

对光的波动学说，比如杨氏干涉实验、双缝实验等光的干涉实验起到很关键性作用，小孔成像的原理和干涉实验的方法在现代物理学中仍然非常有用。

小孔成像的原理是：光的直线传播。

解析：因在同一种介质中光沿直线传播，所以光线穿过小孔时光源上下部分交换，但成像形状不变，像与光源形状相同。

小孔成像特点：

1、成的像是实像。

2、成的像与物体大小之比为（小孔到成像屏的距离）除以（小孔到物体的距离）。

3、成的像与物体大小比列相同。

4、成的像是倒立的且左右颠倒（与原物体成中心对称）。

实验注意事项：

1、配合演示要画出小孔成像的光路图，运用光的直线传播规律说明小孔成倒立实像以及物点和像点一一对应的关系。

2、孔的大小，物与小孔的距离配合要适当，以保证所成实像既清晰又有一定的亮度。一般来说，孔径越小，像越清晰，像的亮度越差；孔径越大，物与小孔屏的距离应越大。亦是光向四面八方分散的越广。所以孔径不宜过大。

3、毛玻璃屏的毛面应对着小孔，观察者即可从屏的毛面对光的漫反射看到实像，也可从毛玻璃屏透射的光看到实像。

4、本实验应在暗室中进行。

学过物理的人都知道，小孔成像这一个实验在物理学中是十分出名的实验。然而做过小孔成像实验的人可能都会产生这样子的一个疑问，为什么会在光屏的是上面看到蜡烛的倒像呢？根据相关的物理知识。我们可以知道所以会在光屏上面看到蜡烛的倒像，主要是因为光是通过直线的方式进行传播的。简单来说，它就是因为蜡烛火焰上面的光，透过实验中的小孔，直线传播到白纸的下面的部分。然而蜡烛火焰下半部发出的光，它则会通过实验中的小孔，反而照在了白纸的上面的部分。最终导致我们在整一个白纸上面会看到一个倒立的蜡烛火焰的像。

小孔成像这一个现象时，其实再在物理学中是很常见的一个现象。然而，我们之所以会在小孔成像这一个实验中最终看到的是蜡烛的倒像，主要是因为光是通过直线方式进行传播的。光的传播方式按照直线传播的方式进行的。因此，在蜡烛下面的光通过直线传播的方式，它就会跑到了光屏的上面，而蜡烛上面的光通过直线传播的方式通过小孔，它就会跑到光屏的下面，从而导致我们最终看到的是蜡烛的倒像。

关于小孔成像实验，查找相关的资料，我们可以知道小孔成像这一个实验最早是发生在我国的春秋战国时期，他主要是由我国春秋战国时期的墨翟（也就是墨子的一个学生)在上课的时候做出来的一个小孔成倒像的实验，并且在当时墨子的学生就已经对于这一个物理现象做出了解释。换一句话说，中国人早在两千多年以前就已经发现了，光是沿着直线传播这一个结论。

总之，小孔成像的实验之所以出现的是倒立的像，主要是因为光沿着直线的方式进行传播的。

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