自制“多功能成像仪”,本文主要内容关键词为:多功能论文,成像仪论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
人教版八年级物理上册第五章第一节“光的直线传播”的“想想做做”栏目中有一个体会小孔成像的动手活动,教材提供的方法虽然简便,但屏幕暴露在外,成像不太清楚。笔者对其做了改进,即改用两个纸筒,不但使像呈现在暗室,而且成像清晰,能改变像距。另外,通过更换“镜头”、屏幕,更能演示第五章第二节“生活中的透镜”中的照相机和第五节“显微镜和望远镜”中的望远镜、显微镜的成像原理,具有废物利用、操作简便、一物多用的优点。 一、仪器材料及示意图 外筒(直径8.3cm、长度31.5cm)、内筒(长度34.0cm、内壁涂黑、外壁有刻度显示像距)、半透明屏幕(食品袋塑料纸)、镜头(外套式:10cm焦距凸透镜、20cm焦距凸透镜、5cm焦距凸透镜、圆小孔、五星小孔、三角小孔;内插式:10cm焦距凸透镜、20cm焦距凸透镜)、光源(手电筒F字红光源、蜡烛)。其整体效果如图1所示,主要组成部件如图2所示。 二、仪器优点 1.小孔成像。一是屏幕居于暗室,使成像更清晰。二是屏幕可以移动,当物距一定时,在距小孔不同距离的位置均可成像(像距越大像越大)。三是像距可由内筒外壁上的刻度读出。四是用手电筒作为光源,则红色F字成的像更能说明像是上下颠倒且左右互换的。五是在光源及屏幕上均画出1的红方格,便于比较像与物的大小。六是转换小孔的转换器可选择不同孔型,以便观察成像情况,进而说明小孔成的像与小孔的形状无关。 2.换上凸透镜,可演示照相机的原理。具体为:一是借助焦距10cm凸透镜由远处逐渐向近处观察,调节屏幕位置,使成像清晰,可观察到倒立、缩小的实像,体会物近像远像变大的现象。二是还可换上焦距20cm的凸透镜,当观察同一景物时,体会像变大则像距变大的现象。 3.把屏幕换成凸透镜,演示望远镜的原理。物镜用焦距20cm的凸透镜,目镜用焦距10cm的凸透镜,就能把远处物体的像呈现在近处,放大视角,则会看得清楚。此外,可使用不同镜头组合,比较成像情况。 4.演示显微镜原理。物镜用焦距较短的5cm凸透镜,目镜用焦距10cm或20cm的凸透镜,使物距在物镜1倍、2倍焦距之间(5~10cm),调节目镜使像呈现在目镜1倍焦距内,可两次放大,增大视角,体验显微镜的成像特点。 三、制作方法 1.制作镜筒。在直径约8cm、长约1m的塑料管(建筑房屋落水管即可)上缠两层旧挂历纸(便于操作内筒插拔镜头时直接使用该塑料管);再将一张旧挂历纸裁成5cm宽的长条,将其一端用透明胶布固定在塑料管的纸上,然后不重叠紧绕一层,长约40cm;再将另一同规格纸条的一端涂上固体胶依上法粘贴,如此粘贴数层纸条,待厚度合适后外面再粘一整张纸(无字净面向外),即做好内筒。在内筒上垫两层纸,再仿内筒做法做外筒。取下,裁剪两筒,使两端齐整,内筒比外筒长约2cm。将内筒内壁用墨涂黑。 2.做“镜头”。 (1)用于小孔成像的“镜头”。①主体:做半径比外筒半径大4~5cm的圆形纸片,以圆心为中心做与外筒等大的圆,依量角器标准每间隔15°在纸片上描点。作出相对两点所在的直径及与圆的交点。从一点向相对点的邻点连线,可只画出圆外部分(为了裁去多余的小三角),再画出与该两点关于圆心对称的两点所在的直线。如此作出一对对的平行线,剪掉两线间的小扇形,裁成顺着圆心的小条。裁出一个宽4~5cm、长26cm的厚纸条,围在外筒一端,固定成一纸环,再在小条上涂固体胶。将外筒竖立到该纸片中央,把小条粘到纸环上,用透明胶带加固。②小孔转换器:仿照显微镜的光圈,用硬纸片做一个半径3.5cm的圆片,以圆心为中心,作半径分别为3.2cm,2.5cm的同心圆。将该片用两小块透明胶带黏到一张稍大的纸上,作出相互垂直的两条直径,依量角器标准以圆心为中心,每隔10°在该纸上描一圆点,分别连接相对的两点,与两圆相交,描出内圆每段弧的中点,用直尺连接外圆上的点与内圆相邻的中点,再用剪刀剪开即成锯齿状。用针穿过小孔转换器圆心,在“镜头”上向只露出锯齿的位置扎下去,对露出齿的部位作好记号。将上述孔作为固定转换器的中心,并从镜头圆心扎向转换器,得一孔,以该孔到转换器圆心的长为半径,以转换器圆心为中心作圆,在该圆上且与上孔间隔90°处分别刻出五星、三角、月牙状小孔,在各孔相对的齿上画出各孔的形状。在镜头的一侧两记号之间用刀片划开,稍微加宽(特别是两端)。在圆心处用较粗的锥子钻一个大孔(以便按扣能穿过),对照交叉的直径检查偏不偏,再用小刀把捅出的纸削掉;同样在镜头上中心、轴心钻孔,并用按扣组合好。 (2)其他如外筒挡片、屏幕、模型照相机镜头的做法大致同上。将外筒挡片、圆片几乎挖空,即可直接将其粘到外筒上;对于外罩式凸透镜头,要裁出比透镜半径小约2mm的孔,再裁出一个合适的圆环使其从里边夹住透镜;屏幕和内插式镜头则先做好镜座,再用一个较大的(粘上屏幕的)圆环从外面粘向镜座或夹住透镜。待牢固后插入内筒,并用剪刀剪去多余部分。 3.标示像距刻度。将内筒放入外筒,与外筒边对齐作一记号作为零刻度,抽出内筒,从零刻线向屏幕方向作一母线,标上刻度。 4.制作光源。裁出与手电筒镜头同样大小的圆纸片,画上1的红方格,在其上刻出或打出F形小孔,将该纸片夹到手电筒镜头的镜片与红塑料片之间。 5.其镜头做法见图3~图7;其小孔成像镜头见图8、图9;其小孔转换器见图10。标签:凸透镜论文;