潜望镜

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简介

潜望镜是由伊波利特·马里-达维在19世纪后半叶为海军用途发明的。 “潜望镜”一词源于两个词“peri”和“scope”的组合，其中“peri”意为“周围”，“scope”意为“观察仪器”。然而，据说15世纪时，约翰内斯·古腾堡发明了潜望镜，以便在游行时能看到人群的头顶上方。后来，这项技术被应用于改进潜艇的导航。

潜望镜的定义

潜望镜被定义为一种光学仪器，其基本形状为管状，并配有一组棱镜或镜子。观察者使用它来观察被障碍物遮挡的物体。简单来说，可以使用这种仪器来观察基本不在视线范围内的物体。

早期的潜艇广泛使用这种仪器来观察不在其视野范围内的物体，这意味着这些物体位于海面上 (Mammothmemory.net, 2022)。然而，这种仪器利用了“反射定律”的原理。

潜望镜的组成部分

潜望镜由一些重要的部件构成，包括管子、棱镜、一组镜子、透镜和目镜。管子呈“Z”形，一端是目镜，观察者通过目镜观察。使用两个平面镜，它们以45°角放置，并与另一个位置的现有镜子平行设置。

潜望镜遵循的原理

图1：潜望镜

潜望镜装置遵循“反射定律”。简单来说，当光线进入管子时，它会落在以45°角放置的镜子上。

之后，光线被放置在管子另一角、同样以45°角放置的另一个镜子反射。然后，光线进入观察者的视线。然而，光线在到达观察者眼睛之前会被反射两次。潜望镜的工作原理在上图（图1）中显示。

需要注意的是，平面镜中形成的像是“左右颠倒”和“虚像”（Nasa.gov, 2022）。当像再次被第二个镜子反射时，像就不会出现左右颠倒的情况。

反射定律的三条定律

图2：反射定律

谈到潜望镜，“反射定律”非常重要，但是，人们需要了解反射现象。反射现象是指当光线照射到镜子上时，光线不会被镜子介质吸收，而是会辐射出光线，这被称为入射光线。然而，反射回的光线被称为反射光线。规则反射和不规则反射对于理解反射定律的概念至关重要 (Scienceabc.com, 2022)。

当光线照射到光滑表面上并形成清晰的图像时，就会发生规则反射；另一方面，不规则反射定义为当光线照射到粗糙表面上时发生的情况。

简单来说，“反射定律”指出，当光线照射到镜子的平面表面上时，“入射光线”、“反射光线”和“法线”位于同一平面上 (Scienceabc.com, 2022)。

这反过来表明，入射光线与法线的夹角等于反射光线与在反射交点处所画法线的夹角。

潜望镜和望远镜有什么区别？

• 望远镜和潜望镜之间存在很大的区别，区别在于望远镜是一种单筒的光学仪器，可以放大远离观察者、远处物体的图像。然而，望远镜的应用可见于天文学领域 (Nasa.gov, 2022)。

• 另一方面，潜望镜用于观察不同高度的物体。通过使用潜望镜，观察者可以观察主要不在视线范围内的图像。然而，潜望镜用于潜艇观察海面上的物体。

潜望镜的应用

• 潜望镜的应用多种多样；然而，它们主要用于潜艇。在威胁探测方面，潜望镜的应用是显而易见的，因为它有助于确定鱼雷的距离。它允许一个人隐藏在视线之外，并支持观察者隐藏，可用于军事目的。

• 然而，它也应用于核反应堆领域，用于观察化学反应。除此之外，潜望镜还用于装甲车和坦克中，以检查周围环境 (Scienceworld.ca, 2022)。

• 可以说，潜望镜的应用在医学、军事和潜艇领域都是显而易见的。

  

图3：潜望镜的应用

结论

在本讲义中，我们对潜望镜进行了广泛的研究。尽管潜望镜很久以前就被发明了，但分析潜望镜遵循的原理是基本的“反射定律”。这标志着反射的基本规则，其中反射角等于入射角。这使得图像更容易到达观看者，然而，由于存在两个平面镜，图像从倒像变为正像。潜望镜的应用带来了诸多好处，因为它广泛用于战场和医疗领域，其高级阶段被称为内窥镜技术。

常见问题

Q1. 为什么潜望镜的结构是“Z”形的？

潜望镜的结构是“Z”形的，因为它支持观察一定高度的物体。除此之外，进入的光线需要在另一个镜子上反射，以便观看者可以看到图像。因此，只有潜望镜显示“Z”形。

Q2. 潜望镜在医学领域是如何使用的？

潜望镜用于医学领域，因为它可以辅助多种诊断技术。此外，它还用作性质较不侵入性的方法的一部分。

Q3. 潜望镜和泛光灯使用哪种类型的镜子？

潜望镜中使用的镜子类型是平面镜，泛光灯中使用的镜子类型是凹面镜。

Q4. 潜望镜使用了什么特性？

潜望镜遵循的特性是反射现象。通过图像反射，很难观察到不在观察者视线范围内的景象。

参考文献

网站

Mammothmemory.net, (2022), 反射定律，检索自：https://mammothmemory.net [检索日期：2022年6月7日]

Nasa.gov, (2022), 潜望镜的形成，检索自：https://www.nasa.gov [检索日期：2022年6月7日]

Scienceabc.com, (2022), 检索自： https://www.scienceabc.com [检索日期：2022年6月7日]

Scienceworld.ca, (2022), 潜望镜中使用的镜子，检索自：https://www.scienceworld.ca [检索日期：2022年6月7日]