小孔成像

兩千多年前，我國的學者墨子和他的學生，做了世界上第一個小孔成像的實驗。他的做法是，在一間黑暗的屋子裏，一面牆上開一個小孔，小孔對面的牆上就會出現外面景物的倒像。

我們要重複這個實驗，當然不需要專門造一間沒有窗戶的屋子，甚至不需要任何專門的器材，只要大多數家庭都有的材料，甚至是準備丟棄的廢物就可以了。

下面我們一步一步地介紹，如何用隨手可得的材料自制小孔成像裝置。

先找一個小一點的紙盒，將其一端的盒蓋剪掉。

我用的是一個袋裝奶茶的紙盒，奶茶喝完準備扔掉的。當然你也可以用袋裝咖啡的盒子，或其它什麼的紙盒，體積大於4個香菸盒的都可以。

然後找一隻塑料保鮮袋，就是超市裏賣的那種裝食品的保鮮袋，白色半透明的，用剪刀剪下一層塑料薄膜，蒙在紙盒的開口上，四周用透明膠帶粘牢。

把紙盒的另一端用縫衣針扎個小孔。

再找一個略大一些的紙盒，同樣用剪刀把一端的盒蓋剪掉。

這次我用的是一個電子設備的包裝盒，也可以用鞋盒、餅乾盒等，只要你找的到的都行。

然後在大紙盒的另一端，用小刀裁出一個與小紙盒截面等大的缺口。

我是把小紙盒的一端放在大紙盒上，用圓珠筆沿着小紙盒畫出它的輪廓，再根據輪廓線在大紙盒上裁出這個缺口的。

把小紙盒粘貼保鮮袋的那一端從缺口塞進大紙盒裏，帶小孔的那一端露在外面，再在小孔正前方放置一支燃燒的蠟燭，這個小孔成像裝置就完成了！

下面是這個自制裝置的原理圖。

物體經過小紙盒上的小孔，在半透明的保鮮袋做成的屏幕上形成一個倒像，從大紙盒的開口端看進去，就能夠觀察到這個倒像。

小紙盒相當於墨子實驗裏的黑暗的房間，因爲我們沒法鑽進去觀察經過小孔成的像，所以就必須找一個半透明的屏幕，使得在它上面成的像可以從後面觀察到。

從另一個角度觀察我們自制的小孔成像裝置。注意我把紙盒上的縫隙用黑色的膠帶封住了，紙盒越不透光，實驗現象就越好。

這是從大紙盒的開口端觀察到的，在半透明屏幕上形成的蠟燭火焰的倒像。使蠟燭的火焰正對着小孔，調節二者之間的距離，直到形成大小合適的倒像爲止。

我上學的時候學習這個實驗，總是有一個疑問：爲什麼小孔總要對着蠟燭的火焰，而對着同學的腦袋就不行呢？

原因在於，小孔前面的物體發出的光，只有很少量的能夠通過小孔到達屏幕，因此在屏幕上形成的倒像非常微弱，以至於在正常光照條件下很難用肉眼觀察到。

要得到好的實驗效果可以採取兩個措施。一、增大小孔前面物體的亮度，這是我們喜歡用明亮的蠟燭火焰的原因；二、儘量在黑暗的環境下觀察，大小兩個紙盒子都是爲了隔絕外界光線的干擾，取得儘量好的實驗效果。

晚上關掉家裏所有的燈，在黑暗的環境下，利用這個自制的小孔成像實驗裝置，可以取得非常滿意的效果。在你使用的紙盒絕對不透光的情形下，白天用毛毯矇住自己的頭和大紙盒，試着把小孔對準同學的腦袋，沒準你真能看到屏幕上出現同學腦袋的倒像！