Question

16．大约两千四百年前，我国的学者墨翟和它的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理．小光同学将两个长度均为50cm，直径为5cm的直筒套在一起，做成如图甲的仪器（M筒的直径稍大，可以套在N筒上并能前后移动），其成像原理如图乙所示．

（1）小孔成的像可以用光的直线传播（选填“直线传播”“反射”或“折射”）解释．
（2）若直筒M、N位置不动，让物体远离N筒，像的大小变小（选填“变大”“不变”或“变小”）．
（3）十五的夜晚，将小孔对准明月，测得月亮最大像的直径是9.1mm，已知月球到地球的距离为380000km，则月球的直径约为3.458×10³km．

Answer 1

分析 （1）光在同种均匀介质中沿直线传播，利用这一特点，人们可以看到许多现象，例如日食、月食、影子、小孔成像等；
（2）可利用三角形相似的性质解答后面两个问题．

解答 解：（1）光在空气中沿直线传播，在小孔后面形成一个清晰的、倒立的实像；
（2）见下图：若直筒M、N位置不动，让物体远离N筒，像仍然成在M筒的右侧，像距不变；让物体远离N筒，△AOB与△A′OB′的相似比变大，AB大小不变，则像变小；
（3）见下图：

要使月亮所成的像最大，则MN=OD=50cm+50cm=100cm=1m，
根据相似三角形的性质，$\frac{OC}{OD}$=$\frac{AB}{A′B′}$，$\frac{3.8×1{0}^{8}m}{1m}=\frac{AB}{9.1×1{0}^{-3}m}$，
解得：AB=3.458×10⁶m=3.458×10³km．
故答案为：（1）直线传播；（2）变小；（3）3.458×10³．

点评 分析“小孔成像”时，对小孔的要求是小孔应很小，如果小孔过大，则通过的是大面积的光束，不再呈现小孔成像现象；小孔成像说明光具有沿直线传播特点．