漫話中國古代光學

西方科技的發展是以希臘哲學家發明的形式邏輯體系和通過系統的實驗發現因果關系為基礎的。在我看來，中國的賢哲沒有走上這兩步，那是用不著驚奇的。令人驚奇的倒是這些發現（在中國）全都做出來了。

就技術的影響而言，在文藝復興之時和之前，中國占據著一個強大的支配地位……世界各國受中國古代和中世紀頑強的手工業者之賜遠遠大于受亞歷山大時代的技工、能言善辯的神學家之賜。

第1條影子是不動的，影子變動的表象是物體和光源位置改變所造成的。

物體如果受兩個光源照射，就會有兩個影子。兩個光束的重疊部分是一束更亮的光，產生的是一個影子。

墨子，名翟

春秋末戰國初期人。

他的《墨經》是人類歷史上第一部關于光學現象與規律的著作，《墨經》中有關光的紀錄有8條。

光照到人身后的鏡子上再反射到人身上，人影的位置和太陽在同一側。

影子大小取決于物體位置和遠近，小光源照射物體，物體影大于物，大光源相反。

光線通過小孔形成倒立的影像，倒像的大小取決于小孔的位置。

平面鏡成像時，由于鏡面對稱，“物體”與“像”分立鏡面兩邊。

描述了凹面鏡成像的規律，成虛像和實像大小與物體距離焦點位置的關系。

物體距凸面鏡鏡面近時所成像大，距鏡面遠時所成像小，且都是正立虛像。

墨子還在觀察中發現了視覺形成的機制，眼睛因光線的存在而能看見，這是領先世界的偉大發現。

墨家精確的科學理論直至漢代仍有極大的影響力。

淮南王劉安的《淮南子》受其影響，記載了簡單潛望鏡的制作方法。

北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中對小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡進行了更細致的研究，還提出了本土光學概念“格術”。

古人利用光學投影原理發明了各種游戲。有人在豆莢的透明內膜上作畫，畫完之后，表面上看不出區別。

而利用光影的原理來看，屋內白墻上的龍、蛇、車、馬等歷歷可見。

漢武帝思念過世的李夫人，有方士說能夠招魂，于是設立了簾帳，簾后出現了李夫人的身影。這個故事是中國關于皮影戲的最早記載。

中國與光相關的器物種類繁多。青銅時代之后，中國古代人又率先發明了銅鏡技術。殷商銅鏡是人類歷史有記載的最早的光學儀器。

中國的銅鏡還被用來取火，是用銅的凹面鏡會聚太陽光線取火。

中國的圭表是一種光學儀器，分為“圭”和“表”兩部分，根據投影的長短可以測定節氣、推算歷法等。

漢代開始，中國就有金屬的“透光鏡”。當一束光線射到這種金屬鏡的鏡面時，經過反射，鏡背面的花紋能清楚地映現在屏上。

到了現代，日本和西歐各國分別稱中國銅鏡為“魔鏡”、“不等曲率鏡”。說明我們的前輩已經了解金屬吸收對反射的影響，并且掌握了精確控制鏡子厚度的工藝技術。

《淮南子》一書中還有關于用冰透鏡取火的記載，把冰削圓，做成一個冰透鏡，做成一個冰透鏡，

清代光學家鄭復光希望制作冰透鏡，他選取透明度好的冰，用手工削圓，結果不成功。

他想到一個巧妙的辦法：用凹底的錫壺，注入熱水，把冰塊投進去，旋轉壺體，直到冰塊變成形狀很好的凸透鏡，取出。冰體凸透鏡口徑3寸，焦距2尺，對著太陽聚焦，竟然可使火媒著火。

南唐時著名的學者譚峭著有《化書》。其中記載了四種透鏡：“小人常有四鏡：

英國的李約瑟教授在研究了《化書》后認為：譚峭說的“圭”是雙凹透鏡，“珠”為雙凸透鏡，“砥”為平凹透鏡，“盂”為平凸透鏡。

而現代學者戴念祖經過考證認為， “圭”是平凸透鏡，“珠”是雙凸透鏡，“砥”是類似磨刀礪石形狀的平凹透鏡， “盂”是以盂底命名的凹凸透鏡。

趙友欽（1279-1368）字子恭，自號緣督，因此被稱為緣督先生。他研究了“月體半明”的問題。他將一個黑漆球掛在屋檐下，比作月球，反射太陽光。他通過這個模擬實驗，形象地解釋了月的盈虧現象。

趙友欽設計了一個大型光學實驗，實驗布置在一幢2層樓房內。在樓下兩個房間中各挖一個圓井，右房中的井深4尺，左房的井深8尺，其中放一個4尺高的臺子。分別在右井底和左井中的臺面上放置“千燭”作為光源，代表日、月。再用兩塊中間帶孔的圓板蓋住井口，左板上的孔較小，右板上的孔稍大。用天花板作為接受像的屏幕。用這套實驗裝置和小孔成像的實驗方法，趙友欽正確而詳細地確認了光直線傳播的性質，并討論了物距、像距、光的強度以及孔的大小變化對成像的影響。

中國古代的學者們取得了眾多了不起的光學成就，本文根據中國光學學會提供資料進行改編，特此致謝。