教學中可引導、鼓勵學生自己動手製作，達到寓教於樂的教學目的

小孔成像是光在同種均勻介質中沿直線傳播的一個實例，比方太陽透過樹蔭在地上構成的一個個小光斑，這是我們熟知的現象。其實，中國古代科學家對小孔成像現象進行過比較深化的研討，如戰國時期墨子（前478―前392）的《墨經》一書中記載了我國古代用針孔成像的光學試驗（見圖1），墨子提出小孔成像的光學原理，並給予了精確的解說。[1]

小孔成像試驗是初中物理光學試驗之一，不同版別教材對小孔成像試驗的製造方法比較相似，一般都是選用易拉罐和半通明紙製造完成（見圖2）。有部分教師也引導學生用紙杯製造簡易的小孔成像儀器，在紙杯底部打上小孔，然後再在紙杯口用橡皮筋固定半通明紙。但這些試驗器件的試驗作用很不明顯，試驗研討的成果比較單一，不能讓學生對小孔成像的特色有真正的認識。針對這種現象，筆者使用硬紙盒做一個簡略的教具，克服了以往試驗中試驗室強光對小孔成像作用的影響，即便在開燈的情況下也能明晰地調查小孔成像的特徵，而且還能夠經過改動小孔的形狀，進一步探求小孔成像是否與孔的形狀有關。下面筆者將具體地介紹使用克己儀器調查小孔成像的進程。

1 製造教具

（1）預備材料

4個長×寬×高為40 cm×25 cm×30 cm的硬紙盒，「F」字光源，半通明紙1張，黑色膠帶，通明塑料寬膠帶，泡沫厚雙面膠，6塊扣子磁鐵。

（2）製造硬紙箱

將3個長×寬×高為40 cm×25 cm×30 cm的硬紙盒兩頭底部打開，彼此套在一同，並用通明塑料寬膠帶在硬紙盒交界處環繞並固定好，這樣就組裝成1個長×寬×高為70 cm×25 cm×30 cm的長方體紙箱。然後，再在另一個硬紙盒上用裁紙刀裁取一塊長×寬為31 cm×32 cm的硬紙板（寬度超出硬紙箱寬度2 cm是為了擋住外界光線對成像作用的影響），在硬紙板兩頭3 cm處進行彎折（見圖3），用泡沫厚雙面膠將硬紙板的左邊固定在硬紙箱上，然後在硬紙板右側裡面塞進3塊扣子磁鐵，一起在硬紙箱對應方位裝上3塊扣子磁鐵，這樣就製成一個帶「門」且能自若閉合的硬紙箱。最終，用雙面膠把「F」字光源固定在「門」的中心方位（見圖4）。試驗時將「門」關上，削減外界強光的影響。

接著，用裁紙刀裁取1塊長×寬為23.5 cm×28.5 cm的硬紙板，然後在硬紙板中心挖出1個長×寬為17 cm×21 cm的長方形孔，再用泡沫厚雙面膠將半通明紙固定在長方形孔四周，便製成一個簡易的光屏，用來接受小孔所成的像。

（3）斷定小孔的方位

用裁紙刀裁取1塊長×寬為23.5 cm×28.5 cm的硬紙板，用鐵釘在其中心方位扎一個小孔，放到長方體硬紙箱內，然後將做好的光屏放置在離硬紙箱口20 cm處（削減外界強光的影響，便於調查光屏上成的像）。這時打開「F」字光源，來回移動硬紙板，找到成像最明晰的方位，用鉛筆在紙箱內做好符號，以斷定出成像的方位。將硬紙板取出，在硬紙板中心挖去1個長×寬為8 cm×8 cm的方孔，然後用黑色膠帶將硬紙板固定在剛剛符號的方位。小孔成像儀器結構如圖5所示。

（4）製造不同小孔的硬紙插板

製造5塊長×寬為16 cm×32 cm的硬紙插板，並用鐵釘在上面別離紮上不同形狀的小孔，且小孔在硬紙板的中心方位，使所成的像在光屏的中心方位，平面圖如圖6所示。

2 演示小孔成像試驗

將「F」字光源打開，會有部分光源穿過硬紙板的正方形孔，射向光屏。用帶有「」小孔的硬紙插板刺進硬紙板插口，在光屏上能夠調查到「F」字光源的像（見圖7），讓學生調查小孔成像的特色並記載；再別離用帶有「」「」小孔的硬紙插板刺進硬紙板插口，調查試驗現象並記載（試驗調查到的圖畫別離如圖8和圖9所示）；再別離用帶有「 」「 」小孔的硬紙插板刺進硬紙板插口，調查試驗現象並記載（試驗調查到的圖畫別離如圖10和圖11所示）。

3 試驗現象剖析

比較圖7、圖8和圖9中「F」字經小孔所成的像可得到，小孔成的「F」字像都是倒豎的實像，且成像的形狀與孔的形狀無關，可是組成「F」字像的光點與孔的形狀有關（每個「F」字像都是不同光點組成）。能夠這樣解說，能夠把「F」字光源上每一個LED燈當作一個小發光點，每個發光點向小孔發射光，經過小孔的每一束光都會在光屏上構成一個對應孔形狀的光斑，所以「F」字像是由穿過不同孔形狀的光斑組成。這也闡明光是沿直線傳播的。[2]

若選用圖6中第四個硬紙插板演示小孔成像試驗，就會得到圖10所示的4個「F」字像，由於「F」字光源上每一個LED燈當作一個小發光點，每個發光點一起向4個小孔發射光，穿過小孔的每一束光都會在光屏上構成一個對應形狀的光斑，所以會看到4個倒豎的「F」字像。

若選用圖6中第五個硬紙插板演示小孔成像試驗，「F」字光源上每一個LED燈一起向多個小孔發射光，經過每一個小孔構成的「F」字光斑在光屏上彼此疊加，光屏上的像天然就不明晰了，就會構成如圖11所示的「F」字像。

這兒彌補闡明一下，小孔成像的明晰度與孔的巨細有關，當然孔的巨細是相對於發光體本身巨細而言的。當孔比較小的時候，發光體的不同部分宣布的光線抵達光屏的不同方位，而不會在光屏上發作彼此堆疊現象，在光屏上成的像就比較明晰；反之，若小孔比較大，發光體的不同部分宣布的光在光屏上發作堆疊現象，光屏上的像天然就沒那麼明晰了；若孔相當大，發光體不同部分宣布的光大大都會抵達光屏上相同的方位而發作彼此堆疊現象，導致光信息發作混亂，也就無法成像了。

4 克己教具改善特色

（1）一般小孔成像試驗需要在光線較暗的環境里進行，且成像作用還不明顯，而本試驗教具克服了光學試驗所面對的環境問題，即便在亮堂的教室或開燈環境里也能明晰地調查到小孔成像的特色。

（2）經過改善試驗教具不但能夠明晰地探求到小孔所成的像是倒豎的實像，而且還能夠探求小孔所成的像與小孔形狀無關，甚至能夠研討多孔成像的特色。

（3）試驗設備器件本錢低價，取材於日子，簡略易得，便於組裝，表現了物理源於日子、回歸日子的本質。

（4）使用低本錢試驗改善試驗計劃，增強試驗的精確性、可見性和可操作性，充分表現了「小試驗，大道理」的試驗思維。教育中可引導、鼓舞學生自己著手製造，到達寓教於樂的教育意圖，以此提高學生的試驗設計才能和立異才能。

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