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趣味物理学
1.10.1 8.1 隔着墙壁看东西
8.1 隔着墙壁看东西

在19世纪90年代末,有种叫作“X射线机”玩具深受人们的追捧。我清楚记得,我第一次拿到这个精巧的玩意儿时,还在上小学,对着这个让人着魔的玩意儿,我兴奋得手舞足蹈,那情形多年以后回想起来,依然是那么亲切。这个玩意儿很简单,只是一根管子,不过它很神奇,通过它,你能看到不透明物体背后的所有东西!利用它,我不仅做到了隔着厚纸板,甚至隔着刀锋——这可是连真正的“X射线机”都不能穿透的物体,看到了它们背后的东西。其实,这个玩具的构造相当简单,看看图8-1,你就会明白这一切。原来,这根管子里面装有四面呈45度倾斜的平面镜,光线通过四次反射后,就像穿透了物体一样,直传向正后方,这样我们就能隔墙看物了。

图8-1 假的X射线机

与这个有趣的玩具类似的工具在军事上得到了广泛的应用。通过这种叫“潜望镜”的仪器(图8-2),战士们就可躲在战壕里观看敌人的行动,不必再把头伸出去,更不必走到外边去冒险观察了。

进入潜望镜的光线要反射到观察者的眼里,需要多走一段路程,如果这个路程越长,观察所能看到的视界就越狭窄。要想扩大潜望镜的视界,就得在它里面装上一系列的平面镜。可是用于反射光线的玻璃或多或少总要吸收一部分光线,会降低物体成像后的清晰度。正因如此,使潜望镜的高度不得不限制在一定的范围内,最高不过二十米;超过了这个高度,不仅潜望镜的视界变得很小,就是物像看起来也会模糊不清,特别在光线不好的阴天时。

潜水艇上的士兵要观察海面上的敌舰时,也是使用潜望镜(如图8-3),它是一根上端露在海面上的长管子。当然,与地面上的潜望镜相比,这种用于海上的潜望镜要相对复杂些,不过,它们的基本原理完全一样。观察物的光线经过潜望镜上端的平面镜(或三棱镜)反射(或折射)后,沿着管子射到下端的平面镜,再经它反射到观察士兵眼中。

图8-2 第一次世界大战时的潜望镜 

图8-3 潜水艇上使用的潜望镜的结构图