门上的“猫眼”使屋内的人能看清屋外的人,而屋外的人看不清屋内的人,为什么?“猫眼”是什么镜?为什么屋外的人看不清屋内的人?

Question

门上的“猫眼”使屋内的人能看清屋外的人,而屋外的人看不清屋内的人,为什么?
“猫眼”是什么镜?为什么屋外的人看不清屋内的人?

Answer 1

猫眼,又称门镜,是装在住宅户门上的一种小型光学仪器,便于居民观察户外情况.已成为居家安全的必需品.
　　它是有一块凹透镜（物镜）和一块凸透镜组成.物镜的焦距极短,它使室外的人或物成正立缩小的虚像,此像正好落在目镜的焦点以内,最后得到一个放大的正立虚像,此像恰又成在人眼的明视距离附近,对门外的情况就看得清楚了.
　　一、门镜的作用
　　从室内通过门镜向外看,能看清门外视场角约为120度范围内的所有景象,而从门外通过门镜却无法看到室内的任何东西．若在公房或私寓等处的大门上,装上此镜,对于家庭的防盗和安全,能发挥一定的作用．
　　二、门镜成像的光学原理
　　门镜是由两块透镜组合而成．当我们从门内向外看时,物镜L1是凹透镜,目镜L2是凸透镜（光路见图1）．物镜L1的焦距极短,它将室外的人或物AB成一缩得很小的正立虚像A′B′,此像正好落在目镜L2的第一焦点之内,L2起着放大镜的作用,最后得到一个较为放大的正立虚像A〃B〃,此像恰又成在人眼的明视距离附近,对于门外的情况,就看得清楚了．
　　那么,同样通过此门镜,为什么从门外向里看（倒看）时,却什么也见不着呢?
　　在倒看时（光路见图2）,L1变成了目镜,L2则成了物镜,室内的景物AB,通过会聚透镜L2后的折射光束本应生成倒立的实像A′B′,但在尚未成像之前就落到发散透镜L1上,由于 L1的焦距极短,最后得到的正立虚像A〃B〃距目镜L1很近,只有2～3cm,又由于门镜的孔径很小,室外的人不得不贴近目镜 L1察看,这样,人眼与像A〃B〃之间的距离,也只不过2～3cm,这个距离远小于正常人眼的近点,因此,对于室外的窥视者,室内的一切当然也就“视而不见”了．（近点是人眼能够看清楚物体的最小距离．近点距离随年龄的增长而增大,正常青年人的近点约10cm,但正常人到50岁时,近点大致为40cm．）