防盜門(mén)“貓眼”構造及成像原理

[導讀]貓眼”，是門(mén)鏡的俗稱(chēng)，一般安裝在家居的鐵門(mén)上。當有人敲門(mén)時(shí)，屋里的人就可以通過(guò)門(mén)鏡看到門(mén)外情況，通過(guò)門(mén)鏡從屋里看屋外時(shí)非常清楚，而從屋外看屋里的話(huà)，就變得十分模糊了。其實(shí)防盜門(mén)門(mén)鏡的構造非常簡(jiǎn)單……

　　“貓眼”，是門(mén)鏡的俗稱(chēng)，一般安裝在家居的鐵門(mén)上。當有人敲門(mén)時(shí)，屋里的人就可以通過(guò)門(mén)鏡看到門(mén)外情況，通過(guò)門(mén)鏡從屋里看屋外時(shí)非常清楚，而從屋外看屋里的話(huà)，就變得十分模糊了。其實(shí)防盜門(mén)門(mén)鏡的構造非常簡(jiǎn)單，由兩片透鏡組成，靠門(mén)外的是凹透鏡，靠門(mén)內的是凸透鏡，不過(guò)門(mén)鏡成像的原理，還涉及到一些光學(xué)知識。

　　防盜門(mén)產(chǎn)品“貓眼”的構造及成像原理

　　一、關(guān)于人眼：人眼可看成一個(gè)特殊而又精密的光學(xué)儀器，外來(lái)光線(xiàn)經(jīng)晶狀體折射后，在視網(wǎng)膜上成像，使人傷感知圖像。晶狀體相當于焦距可調的凸透鏡，視網(wǎng)膜便是光屏，也就是說(shuō)人眼成像的像距基本一定，而通過(guò)晶狀體調焦使物距不同的物體成像。介于晶狀體的調焦能力，物距小于10Cm的物體是無(wú)法在視網(wǎng)膜上成清晰像的，即人眼看不清楚物距小于10Cm的物體，我們稱(chēng)之為“近點(diǎn)”．當物體物距為25cm時(shí)，成的像最清晰，我們稱(chēng)“明視距離”．有了以上兩個(gè)概念，對于后面處理門(mén)鏡所成像人眼能否看清的問(wèn)題十分關(guān)鍵。

　　二、逐次成像法則：表述為：“物體通過(guò)前一光學(xué)元件所成的像就是后一光學(xué)元件的物”。防盜門(mén)門(mén)鏡中有兩個(gè)透鏡，前一透鏡所成的像無(wú)論能否真正實(shí)現成像，它都將作為后一透鏡的物來(lái)處理。

　　三、實(shí)物與虛物：通常人們所接觸的都是實(shí)物，它發(fā)出(或反射)的光線(xiàn)是發(fā)散的；但有時(shí)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)光學(xué)器件折射后成會(huì )聚趨勢，這就可視為虛物。

　　四、透鏡計算符號取定：物距：實(shí)物正虛物負：像距：實(shí)像正虛像負：焦距：凸透鏡正凹透鏡負。

　　同望遠鏡、顯微鏡一樣，都是由物鏡和目鏡組成。望遠鏡是由兩個(gè)凸透鏡組成，物鏡焦距較長(cháng)，目鏡焦距較短；顯微鏡也是由兩個(gè)凸透鏡組成，物鏡焦距很短，目鏡焦距較長(cháng)。“貓眼”不可能是由兩個(gè)凸透鏡組成，因為防盜門(mén)的厚度約為4cm，物鏡和目鏡的距離約為3cm，這也決定了物鏡和目鏡的焦距不可能較長(cháng)，否則就不能滿(mǎn)足“貓眼”的要求效果，那么“貓眼”的構造究竟是怎樣的呢?

　　由成像規律可知，景物經(jīng)物鏡(凹透鏡)成縮小正立的虛像，此虛像經(jīng)目鏡(凹透鏡)再成縮小的正立的虛像，最終的虛像到眼睛的距離小于明視距離，而“貓眼”的孔經(jīng)僅lcm左右，加之凹透鏡發(fā)散的緣故，進(jìn)入人眼的光也很微弱，即不能看清景物。因此，“貓眼”不是由兩個(gè)凹透鏡組成。

　　A.物鏡是凸透鏡、目鏡是凹透鏡的情況

　　由透鏡成像規律可知，景物(離門(mén)1~2m)經(jīng)物鏡(凸透鏡)成縮小倒立的實(shí)像，此像作為目鏡(凹透鏡)的虛物再成縮小的虛像，如人眼靠近目鏡(凹透鏡)觀(guān)察，這個(gè)距離比明視距離小得多，是無(wú)法看清的。如果人遠離目鏡(凹透鏡)觀(guān)察，則景物的成像光線(xiàn)進(jìn)入人眼睛太少，而且視角也很小，同樣無(wú)法看清。由此得出結論，用凸透鏡作物鏡、凹透鏡作目鏡是不能滿(mǎn)足要求的。但也同時(shí)給我們啟示，它正好滿(mǎn)足室外不能看清室內景物的要求。

　　B.物鏡是凹透鏡，目鏡是凸透鏡的情況

　　由透鏡成像規律可知，景物(離門(mén)1~2m)經(jīng)物鏡成縮小的正立的虛像。a.若此虛像在目鏡的1倍焦距之外，此虛像作為目鏡的虛物再成倒立的實(shí)像。這也不能滿(mǎn)足要求。b.若景物經(jīng)物鏡成的虛像，在目鏡的1倍焦距之內，此虛像作為目鏡的虛物再成放大正立的虛像，則能滿(mǎn)足要求。

　　綜上所述防盜門(mén)“貓眼”是由一個(gè)凹透鏡和一個(gè)凸透鏡組成，物鏡是凹透鏡，目鏡是凸透鏡，但物鏡的焦距較短，目鏡的焦距離較長(cháng)，且目鏡的焦距應等于或大于物鏡與目鏡的距離(貓眼的長(cháng)度)和目鏡的焦距之和。