Question

在一塊硬紙板上挖一個邊長為5mm的正方形孔將這塊挖有方孔的紙板對準太陽光，當紙板和地面相距較近時，在地面上能觀察到一個方形亮斑；逐漸增大紙板與地面間的距離，你會發現地面上的那個方形的亮斑變成了圓形亮斑，如圖所示．請回答：

（1）地面上出現的方形亮斑與網形亮斑都是光的直線傳播造成的嗎？
（2）帶方孔的硬紙板距地面較遠時，地面上為什么會呈現圓形亮斑？這時的圓形亮斑是什么？倘若在日環食觀察．地面上應出現什么形狀的圖案？
（3）在樹林中漫步時．我們發現透過樹葉縫隙的陽光照在地面上呈現出一個個的圓形亮斑，樹葉間的縫隙都是圓形的嗎？

Answer 1

解：（1）太陽光在空氣中沿直線傳播，當紙板和地面相距較近時，在地面上能觀察到正方形亮斑；
逐漸增大紙板與地面間的距離，你會發現地面上那個亮斑變成了圓形亮斑．
（2）帶方孔的硬紙板距地面較遠時，地面上會呈現圓形亮斑，這是小孔成像現象；圓形亮斑是太陽的像；倘若在日環食觀察．地面上應出現環形圖案；
（3）樹葉間的縫隙不都是圓形的，大多形狀不規則，透過樹葉縫隙的陽光在地面上會呈現出圓形亮斑；這是因為陽光通過小孔后，在地面上形成太陽的像（小孔成像），因為太陽是圓的，所以在地面上產生的光斑形狀是圓形的．小孔成像和小孔的形狀無關，所以不用管樹葉間的縫隙是什么形狀，小孔成像都是圓形的．
分析：（1）小孔成像是由光沿直線傳播的原理形成的，像的大小跟物體到小孔的距離以及地面到小孔的距離有關，但是像的形狀由物體的形狀決定．小孔的硬紙板距離地面較近時，地面承接不到所成的像，由于光沿直線傳播，地面上的光斑是跟小孔的形狀相同，為方形；
（2）當在硬紙板上挖的小孔較大時，在地面上也是得到小孔的形狀，為了能看到太陽的倒像，必須增大小孔與地面的距離．
點評：本題考查了光的直線傳播的應用之一---小孔成像，能否理解小孔成像的原理以及影響影響像的因素是本題的解題關鍵．