Question

学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象．如图所示，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上．分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像．
（1）分析比较甲、乙两图，可以得出怎样的结论？______．
（2）分析比较甲、丙两图，可以得出怎样的结论？______．
（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是______（选填“正立”或“倒立”）的实像，说明小孔成像的原理是______．
（4）她们还发现蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大．他测出了不同距离时像的高度，并将实验结果填在了表格中，根据表中的数据可以得到的结论是：蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h与像到小孔的距离s成______（选填“正比”或“反比”）

像的高度h/cm	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
像到小孔的距离s/cm	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0

（5）她们知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，于是测出了某一个光斑的直径为1.4cm，光斑到小孔的距离为1.5m，从书上查到太阳到地球的距离为1.5×10¹¹m，由此可以估算出太阳的直径为______．

Answer

（1）比较甲、乙两图象的形状可知，小孔成像与小孔的形状是否有关；
（2）比较甲、丙两图象的形状可知，小孔成像与物体的形状是否有关；
（3）通过观察像的情况可知像的性质；
（4）算出表格中像的高度和像到小孔的距离的比值，可以看出比值是一个定值，由此得出像的高度和像到小孔的距离成正比．
（5）根据像的直径和像到小孔的距离的比值等于物体的直径和物体到小孔的距离的比值，列式求解．
【解析】
（1）在甲图和乙图中不同的是孔的形状，但所成的像相同．故小孔成像（的形状）与小孔的形状无关．
（2）在甲图和丙图中不同的是物体的形状，所成的像也不同．故小孔成像（的形状）与物体的形状由物体的形状决定．
（3）观察三次成像可知：所成的像是倒立的，说明小孔成像的原理是光沿直线传播．
（4）由表格上的数据可知，像的高度随像到小孔距离的增大而增大，求出像的高度和像到小孔距离的比值，可以发现比值是一个定值．所以像的高度h与像到小孔的距离S成正比．
（5）光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值是一个定值．根据光线传播的可逆性可知：太阳直径和太阳与小孔之间的距离的比值是一个定值，且和光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值相等．
太阳的直径：d=×1.5×1011m=1.4×1011cm=1.4×109m．
故答案为：（1）物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；（2）所成的像的形状由物体的形状决定；（3）倒立；光的直线传播；（4）正比；（5）1.4×109m．