我国古代在光学领域里进行过经验性总结和实验探索,对光的直线传播、光的反射和折射、球面镜成像和光的色散等方面都取得辉煌的成果,在古代光学发展史上占有重要的一页。
《墨经》中对光的直进《径》是这样写的,“景到,在午有端,与景长。说在端”。对此《经说》解释道:“景:光之人,煦若射。下者之人也高;高者之人也下。足敝下光,放成景于上;首敝上光,放成景于下。在远近有端于光,故景库内也。”景即像,到即倒,端即点(小孔),交即交午(光线相交)。上面文中的意思是说,像是由于光线照到人体,交叉地通过小孔,在屏上成倒立的像。光犹如射出的箭那样直进。发自足部的光线,被遮去下部,成像在上;发自头部的光线被遮去上部,成像在下,如图4-1所示。说明小孔成像的原因是光的直线传播所致。“在远近”,是指人体相对于屏所处的位置变化,“有端于光”是指光通过小孔,“库内”指暗室。即人体离小孔由远而近,则暗室屏上的像由小变大。
对光的直进,北宋科学家沈括也做过精彩的描述。他在纸窗上开一个小孔,使窗外的飞鸢(即一种鹰)和楼塔的影子成像于室内的纸屏上面,如图4-2和图4-3所示他。根据观察结果,在《梦溪笔谈》中写道:“……若鸢飞空中,其影随鸢而移;或中间为窗隙所束,则影与鸢遂相违,鸢东则影西,鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影,中间为富所束,亦皆倒垂……”。他还运用光的直线传播,科学地解释了日月蚀的成因和月相圆缺变化的规律。
宋末元初我国卓越的科学家赵友钦做过“小罅光景”实验,(就是小孔成像的实验),生动地描述光的直线传播,并对光源、小孔、像三者之间的关系,也得出定性的说明。特别是实验得出物体表面的照度随光源的强度的增大而增大,随距离的增大而减小的结论。这比西方同样的结论约早400年。
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