貓眼的構(gòu)造

“貓眼”同望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡一樣，都是由物鏡和目鏡組成。由“自主學(xué)習(xí)2”可知：望遠(yuǎn)鏡是由兩個(gè)凸透鏡組成，物鏡焦距較長，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?！柏堁邸辈豢赡苁怯蓛蓚€(gè)凸透鏡組成，因?yàn)殚T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，否則就不能滿足“貓眼”的要求效果，那么“貓眼”的構(gòu)造究竟是怎樣的呢?

(1)“貓眼”由兩個(gè)凹透鏡組成能否滿足要求

由成像規(guī)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，其光路圖如圖1(景物AB離物鏡較遠(yuǎn)未畫出)。

因此，“貓眼”不是由兩個(gè)凹透鏡組成。

(2)“貓眼”由一個(gè)凸透鏡和一個(gè)凹透鏡組成能否滿足要求。

A.物鏡是凸透鏡、目鏡是凹透鏡的情況

由透鏡成像規(guī)律可知，景物(離門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)觀察，這個(gè)距離比明視距離小得多，是無法看清的。如果人遠(yuǎn)離目鏡(凹透鏡)觀察，則景物的成像光線進(jìn)入人眼睛太少，而且視角也很小，同樣無法看清，光路圖如圖2所示。

由此得出結(jié)論，用凸透鏡作物鏡、凹透鏡作目鏡是不能滿足要求的。但也同時(shí)給我們啟示，它正好滿足室外不能看清室內(nèi)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(guī)律可知，景物(離門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。光路圖如圖3。

這也不能滿足要求。

b.若景物經(jīng)物鏡成的虛像，在目鏡的1倍焦距之內(nèi)，此虛像作為目鏡的虛物再成放大正立的虛像，則能滿足要求，光路圖如圖4。

綜上所述，“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，且目鏡的焦距應(yīng)等于或大于物鏡與目鏡的距離(貓眼的長度)和目鏡的焦距之和。實(shí)際貓眼也正是如此