門鏡又叫警眼的原因
門鏡是由兩塊透鏡組合而成.當我們從門內(nèi)向外看時,物鏡L1是凹透鏡,目鏡L2是凸透鏡(光路見圖1).物鏡L1的焦距極短,它將室外的人或物AB成一縮得很小的正立虛像A′B′,此像正好落在目鏡L2的第一焦點之內(nèi),L2起著放大鏡的作用,最后得到一個較為放大的正立虛像A〃B 〃,此像恰又成在人眼的明視距離附近,對于門外的情況,就看得清楚了。
門鏡又叫警眼的原因
有些居民的大門上,可以看到一個圓形的小孔, 小孔中裝有玻璃片,這便是門鏡,透過門鏡, 室內(nèi)的人可以清楚地看出室外是誰在敲門, 可室外敲門的人卻不能透過玻璃片看清室內(nèi)有沒有人,故此,也有人稱門鏡為"警眼"。
"警眼"中的玻璃片到底是什么?貼近小孔一看,就可以猜出來。由于透過小玻璃片看到室外是個"縮小"的人--一個正立縮小的虛象, 所以它是一枚小小的凹透鏡。
為什么用凹透鏡作"警眼"? 為什么它只能使室內(nèi)人看清室外情況而不能反過來讓室外人看到室內(nèi)情況? 借助光路可逆原理可以弄清楚這些問題。
當光在兩種媒質(zhì)分界上反射和折射時,光路是可逆的。 也就是說,如果光線逆著反射光線的方向射到界面, 它將逆著原來入射光線方向反射;如果光線逆著折射光線方向射到界面,它將逆著原來入射光線方向折射。
現(xiàn)在我們來討論上面的問題。
如圖136所示,OO′表示門上的小孔,S表示眼睛的位置, 假設在S處放一點光源,S發(fā)出的光通過小孔能照到圖上打斜線的范圍AOO′A′。按光路可逆原理,在AOO′A范圍內(nèi)物體發(fā)出的光(或反射出來的光)都可以到達S。因此,眼睛在S處向外觀察,可看到的正是AOO′A′包含的范圍。若在同樣的小孔OO′嵌上凹透鏡,如圖137所示,由于凹透鏡對光線的發(fā)散作用,原來S處發(fā)生的光的照射范圍可以由AOO′A′擴大到BOO′B′,若用眼睛在S處觀察,則觀察范圍也將由AOO′A′擴大到BOO′B′。這就是使用凹透鏡的原因--擴大觀察范圍。
用同一道理還可知,若眼睛觀察位置S遠離小孔到S′, 如圖138所示,則觀察范圍也將減小,"警眼"中凹透鏡裝在近室內(nèi)一邊門上 ,室內(nèi)人一般緊貼著透鏡向外觀察,可觀察到的范圍就大, 而站在室外的人從室外向里看,眼睛位置往往離小孔比較遠,孔又很小 ,可觀察到的范圍極小,室內(nèi)一般也比室外暗, 所以從室外利用"警眼"也就看不清室內(nèi)的情況了。