“管中窺豹”是一個成語，意思就是說從一個小竹管裡觀察豹子并不能夠看到豹子的全貌，而隻能看到它身上的一個斑點。

為什麼從竹管中觀察豹子隻能看到一個斑點呢？因為竹管的橫截面隻有那麼大，所以就隻能看到那麼大的一塊影像。同樣的，如果我們在自己的門上鑽出一個小孔，通過這個小孔也隻能夠看到一點點外面的影像，可如果在這個小孔上安裝一個“貓眼”，那情況就完全不同了。“貓眼”又稱為門鏡，是一種讓人在屋子裡就可以觀察屋外環境的光學裝置，而且這種小裝置還充分考慮到了隐私性，那就是隻能從屋子裡向外看，而屋外卻看不到屋裡的情況。

為什麼管中窺豹隻見一斑，而貓眼就可以看到屋外的全貌呢？屋外的人又為什麼無法反向查看屋裡的情況呢？

一般來講，我們所看到的物體的影像可以分為兩類，即實像和虛像。“實像”顧名思義就是物體真實的影像，是由實際的光線彙聚而成的，所以實像可以被光屏接收，并在光屏上呈現出來。“虛像”同樣顧名思義，就是物體虛假的影像，是實際的光線被光學元件反射或折射之後，在其反射或折射光線的反向延長線上相交處所呈現出來的影像，虛像并不是實際的光線，所以光屏是無法接收到的，更不可能在光屏上呈現出來。當然，人之所以能夠看到虛像，當然是因為有光線進入了眼睛，隻不過這些光線并非來自于虛像，而是來自于被光學元件反射或折射的光線。

我們通過透鏡所看到的影像都是虛像，通過凸透鏡，我們可以看到放大的虛像，而通過凹透鏡，我們則可以看到縮小的虛像。

那麼貓眼是什麼呢？貓眼其實就是一個由兩塊透鏡所組成的光學系統，其中凹透鏡在這裡充當物鏡，也就是靠近門外的一側，而凸透鏡充當目鏡，也就是靠近屋裡的一側。在沒有安裝透鏡的情況下，從門上的小孔向外看，隻能看到有限的影像，但安裝了透鏡之後情況就不同了，光線會因為透鏡而發生折射，于是我們便能夠看到更為廣闊的影像。

門外的影像在經過貓眼的時候首先會通過凹透鏡，凹透鏡會使得光線發散，于是在折射光線的反向延長線上就會形成一個正立縮小的虛像。

接下來這個正立縮小的虛像又會通過凸透鏡，凸透鏡具有彙聚光線的作用，所以光線在通過凸透鏡後會在它的方向延長線上形成一個正立放大的虛像，當然，這個放大的虛像隻是針對凹透鏡所呈現的縮小的虛像而言的，其并沒有物體原本的影像大。這個經由凸透鏡折射所生成的正立放大的虛像就是我們通過貓眼所看到的影像。是不是覺得這個凸透鏡有些多餘？似乎它隻是起到了一個放大的作用，有沒有它似乎都不影響我們一覽外面的全貌，别急，這個凸透鏡其實另有作用。

如果貓眼上隻有一塊凹透鏡，那麼這個貓眼就是雙向的，既可以從屋裡觀察屋外，也可以從屋外窺視屋裡，那麼為什麼加了凸透鏡之後，貓眼就變成單向的了呢？

讓我們來看一看如果從屋外向屋裡窺視，會是怎樣一種情況。反過來之後，物體的影像會首先經過凸透鏡，經過凸透鏡的光線會發生彙聚，但是凸透鏡的焦距比較長，所以還沒有實現成像，折射後的光線就會再次穿過凹透鏡，穿過凹透鏡的光線會發散，于是就會直接在反向延長線上形成一個正立的虛像。不還是成像了嗎？在外面不就可以看到了？

的确是成像了，理論上似乎在外面的确應該可以看得到，但問題在于貓眼很小，所以想要看到貓眼内的影像就必須要将眼睛貼近貓眼，而凹透鏡的焦距很短，此時所成影像距離眼睛隻有2-3厘米。

這裡要提出一個概念，那就是“人眼的近點”，所謂“人眼的近點”，就是人的眼睛所能夠看清的最近距離，一般情況下這個距離是10厘米左右，顯然2-3厘米太近了，所以反看貓眼看到的隻能是一片模糊。由此可見，在貓眼這個光學系統中，凹透鏡和凸透鏡都是必不可少的，沒有凹透鏡就無法看到廣闊的天地，而沒有凸透鏡，貓眼就會變為一個雙向的觀察系統，這可就尴尬了。

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