第四节光学知识

　　第四节 光学知识

　　光学知识起源甚早。日光或火光照射物体时所出现的阴影，平静湖面反映山丘、树木所成的倒影，对原始人类光学知识的积累都有一定的影响。商周时期已利用静止的水面来照自己的影。《庄子·德充符篇》：“莫鉴于流水，而鉴于止水，以其静也”。金文中的“鉴”字，写作“■”，表示一个人弯腰向水盆照自己的脸。由于商周青铜冶铸技术的发展，人们铸造了不少铜镜。它的出现为光学的实验研究提供了重要前提。《墨经》中记载了物体成影、光的反射、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像的实验结果，内容相当丰富。

　　墨家认为，影是由物体遮住了光而出现的，其大小同物体、光源、影屏三者之间的位置有关。并且指出，影是不会随着物体运动而移动的（“景不徙”，景，即影）①。当物体移动时，前影消失，后影产生。人们通常所看到的影的移动，其实只是前影不断消失，后影不断产生的连续过程。这是很科学的见解。《庄子·天下篇》也有“飞鸟之景未尝动也”的见解。

　　“光的直线前进”是几何光学中的一条重要原理，在二千四五百年前的墨家学派就已知道了。墨家指出，光的照耀就跟射箭一样（“煦若射”）。基于这样的看法，对小孔成像实验做了正确的解释：人体反射的光线经过小孔以后，“足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下”②，这样，所成的便是倒像。墨家还指出：单个平面镜所成的像只有一个，同物体的大小、形态完全一样，而且总是跟物体以镜面成对称的。对于凸面镜来说，所成的也只有一个正立的像，但较小。凹面镜所成的像较复杂。墨家把凹面镜的曲率中心至焦点的一段距离称为“中”，当物体在“中”以外时，所成的是倒立的小像；当物体在靠近镜面的“中”以内时，所成的是正立的放大的像。（“镜洼，景一小而易，一大而正，说在中之外内”③）。墨家没有区分焦点和圆心是其光学成就上的一个缺陷，但他们的实验研究在世界几何光学发展史上占有重要的地位。墨家关于几何光学的理论比古希腊欧几里得（约公元前330—275年）所著《反射光学》约早了一百多年。

　　

　　①《墨子·经下》。

　　②《墨子·经说下》。

　　③《墨子·经下》。