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[ 光学 ] DIY小孔成像摄像机

2011-12-19 19:32| 发布者: HYI | 查看: 18055 |原作者: 墨子

  两千多年前,我国的学者墨子和他的学生,做了世界上第一个小孔成像的实验。他的做法是,在一间黑暗的屋子里,一面墙上开一个小孔,小孔对面的墙上就会出现外面景物的倒像。


  我们要重复这个实验,当然不需要专门造一间没有窗户的屋子,甚至不需要任何专门的器材,只要大多数家庭都有的材料,甚至是准备丢弃的废物就可以了。


  下面我们一步一步地介绍,如何用随手可得的材料自制小孔成像装置。


  先找一个小一点的纸盒,将其一端的盒盖剪掉。

  

DIY小孔成像摄像机

  我用的是一个袋装奶茶的纸盒,奶茶喝完准备扔掉的。当然你也可以用袋装咖啡的盒子,或其它什么的纸盒,体积大于4个香烟盒的都可以。


  然后找一只塑料保鲜袋,就是超市里卖的那种装食品的保鲜袋,白色半透明的,用剪刀剪下一层塑料薄膜,蒙在纸盒的开口上,四周用透明胶带粘牢。

  

DIY小孔成像摄像机

  把纸盒的另一端用缝衣针扎个小孔

  

DIY小孔成像摄像机

  再找一个略大一些的纸盒,同样用剪刀把一端的盒盖剪掉。

  

DIY小孔成像摄像机

  这次我用的是一个电子设备的包装盒,也可以用鞋盒、饼干盒等,只要你找的到的都行。


  然后在大纸盒的另一端,用小刀裁出一个与小纸盒截面等大的缺口。

  

DIY小孔成像摄像机

  我是把小纸盒的一端放在大纸盒上,用圆珠笔沿着小纸盒画出它的轮廓,再根据轮廓线在大纸盒上裁出这个缺口的。


  把小纸盒粘贴保鲜袋的那一端从缺口塞进大纸盒里,带小孔的那一端露在外面,再在小孔正前方放置一支燃烧的蜡烛,这个小孔成像装置就完成了!

  

DIY小孔成像摄像机

  下面是这个自制装置的原理图。

  

DIY小孔成像摄像机

  物体经过小纸盒上的小孔,在半透明的保鲜袋做成的屏幕上形成一个倒像,从大纸盒的开口端看进去,就能够观察到这个倒像。


  小纸盒相当于墨子实验里的黑暗的房间,因为我们没法钻进去观察经过小孔成的像,所以就必须找一个半透明的屏幕,使得在它上面成的像可以从后面观察到。


  从另一个角度观察我们自制的小孔成像装置。注意我把纸盒上的缝隙用黑色的胶带封住了,纸盒越不透光,实验现象就越好。

  

DIY小孔成像摄像机

  这是从大纸盒的开口端观察到的,在半透明屏幕上形成的蜡烛火焰的倒像。使蜡烛的火焰正对着小孔,调节二者之间的距离,直到形成大小合适的倒像为止。

  

DIY小孔成像摄像机

  原因在于,小孔前面的物体发出的光,只有很少量的能够通过小孔到达屏幕,因此在屏幕上形成的倒像非常微弱,以至于在正常光照条件下很难用肉眼观察到。


  要得到好的实验效果可以采取两个措施。一、增大小孔前面物体的亮度,这是我们喜欢用明亮的蜡烛火焰的原因;二、尽量在黑暗的环境下观察,大小两个纸盒子都是为了隔绝外界光线的干扰,取得尽量好的实验效果。


  晚上关掉家里所有的灯,在黑暗的环境下,利用这个自制的小孔成像实验装置,可以取得非常满意的效果。在你使用的纸盒绝对不透光的情形下,白天用毛毯蒙住自己的头和大纸盒,试着把小孔对准同学的脑袋,没准你真能看到屏幕上出现同学脑袋的倒像

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