用鋸條研究音調(diào)、小孔成像的像和凸透鏡成的實(shí)像

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

 

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探究一:用鋸條研究音調(diào),是鋸條振動發(fā)生嗎?撕一張紙或翻一頁書都會有聲音,很難想象它們是怎么振動發(fā)生的。 用鋸條探究聲音的音調(diào)時的發(fā)聲體就是鋸條,可以上同學(xué)們上課的時候自己在座位上用直尺代替鋸條來探究聲音的音調(diào)。但是同學(xué)們在做這個實(shí)驗(yàn)的時候要反復(fù)的強(qiáng)調(diào)只改變尺子伸出桌面的長短要保持兩次撥動尺子的力度,因?yàn)楦淖兞Χ染透淖兞寺曇舻牧硪粋特性。通過聽尺子發(fā)出的聲音和觀察尺子振動的快慢就可以的出結(jié)論:“聲音的音調(diào)高低與發(fā)聲體振動的快慢有關(guān)”。

探究二:撕一張紙或翻一頁書都會有聲音,很難想象它們是怎么振動發(fā)生的。 發(fā)聲的物體一定在振動,不振動的物體就不會發(fā)聲。所以撕一張紙或者翻一頁書能夠發(fā)出聲音,就說明紙和書都在振動。在教學(xué)過程中對于不以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,我們都會采用放大法或者叫轉(zhuǎn)換法把細(xì)微的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換到其他物體,以便觀察得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。比如說:“桌面振動發(fā)聲,桌面的振動也不易觀察”。在教學(xué)設(shè)計中,我叫同學(xué)們撕一些碎紙屑灑在桌面上,當(dāng)他們敲擊桌面的時候,桌面的振動就轉(zhuǎn)換為了紙屑的振動了,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯,會看見紙屑在上面跳動。還可以叫同學(xué)們放一杯水在桌面上,當(dāng)敲擊桌面的時候,會看見水面上有波紋產(chǎn)生。這樣我們就能都總結(jié),生活中我們聽到的一些聲音,并不是發(fā)聲體沒有振動而是他們的振動很微弱,看不見,就像桌面振動發(fā)聲一樣。

探究三:小孔成像的像是物理意義的像嗎? 《辭海》定義:“像是從物體發(fā)出的光線經(jīng)過光具組(透鏡、鏡、棱鏡或它們的組合)后形成的與原物相似的圖景。由光線實(shí)際會聚而成的像稱為‘實(shí)像’,由虛光線(即光線在其相反方向上的延長線)會聚而成的像稱為‘虛像’”。據(jù)此有人認(rèn)為,小孔成像中的“像”并不是由光線實(shí)際會聚而成(通過小孔后的光線是發(fā)散的),所以不能把它說成是實(shí)像,也不可能是虛像,虛像無法用屏幕承接。所以認(rèn)為這一光學(xué)現(xiàn)象稱為“小孔成像”是不確切的,確切地說應(yīng)是“小孔成影”。那么真是“小孔成影”嗎?影的定義:影是光在傳播過程中遇到不透明物體時,在其后方形成的全暗(光線完全不能照到)或半暗(只有部分光線照得到)區(qū)域,其中全暗區(qū)域稱為全影,半暗區(qū)域稱為半影。比較像和影的概念可知:(1)小孔成像不是光線遇到了不透明物體的情況,而是光線通過小孔時出現(xiàn)的光學(xué)現(xiàn)象。(2)影只是大致反映遮光體的輪廓,或全暗、或半暗;而像則是全面反映發(fā)光體的表象情況,如起伏性、顏色、光潔度等,二者反映事物的程度有著明顯的差別。小孔成像是全面反映事物的光學(xué)現(xiàn)象,比如對人成像,不僅能反映人的某個詳細(xì)部位,如眼睛、鼻子等,還能再現(xiàn)人的面部表情,這一點(diǎn)影是做不到的。因此,把小孔成像說成是“小孔成影”是不正確的。當(dāng)然,如果一定要說小孔成影,那也只能是在小孔不太小的情況下,由于小孔周圍部分擋光而對這一擋光部分形成的影子,此時發(fā)光體的像實(shí)際上已經(jīng)不存在!∵M(jìn)一步分析可知,小孔不僅成的是“像”,而且是“實(shí)像”。母國光先生等所編的《光學(xué)》一書中這樣定義像:“自物點(diǎn)發(fā)出的單心光束,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后,若仍保持為單心光束,則這個經(jīng)過系統(tǒng)后的光束的心稱為光學(xué)系統(tǒng)對該物點(diǎn)成的像點(diǎn)。”實(shí)際上,除平面鏡的反射能嚴(yán)格保持光束的單心性以外,其他光學(xué)元件由于都是近軸成像,所以都不能保持光束的單心性,只不過人們可以根據(jù)要求,將幾種光學(xué)元件加以組合,以將像差減小到合理范圍。因此,實(shí)際的像與定義中的像(即理想的像)總是有一定差異。當(dāng)自物點(diǎn)發(fā)出的單心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后,其單心性得不到保證時,該單心光束所攜帶的物點(diǎn)信息就不能在一點(diǎn)完整地反映出來,對應(yīng)一個物點(diǎn)的就不再是一個像點(diǎn),而是一個彌散性像斑。小孔成像實(shí)際上就是這種情況。物點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)小孔后成為發(fā)散的光束,雖然不能會聚,但由于小孔很小,物點(diǎn)與小孔間距離較大,小孔與光屏間距離很小,通過小孔的光線也就很細(xì),落在光屏上的光斑也就很小。又由于這很細(xì)的光束攜帶了物點(diǎn)的信息,故這很小的光斑無疑即像斑。實(shí)踐表明,物體經(jīng)小孔成的像,不僅可以用像屏來承接,也可使照相底片感光,故早期人們利用此原理制成針孔照相機(jī)。因此,我們說小孔能夠成像,而且能夠成實(shí)像。

探究四:凸透鏡成的實(shí)像能直接用眼睛觀察嗎?

可以用眼睛直接觀察,只要人在像的一側(cè)即可. 凸透鏡成實(shí)像時,物距在2倍焦距之外,像距在1倍到2倍之間,此時眼睛只要離透鏡在1倍到2倍之間時,就能看到清晰的像;物距在1倍到2倍之間時,也是實(shí)像,但是,像距在2倍焦距之外,此時眼睛要離透鏡距離較遠(yuǎn),有可能很遠(yuǎn),理論上是能看清楚像,但是離透鏡距離遠(yuǎn)了的話,視角變小,光線亮度減弱,你就不能很容易的看到像了。


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