中国古代对物理学的贡献（光学）

烟台寻真

中国古代对物理学的贡献（光学）之一

光学是物理学的一个重要学科。我国古代对于光学的研究以及对物理学的贡献有多大？莫迪约公元前478年，前392年是墨家学派的创始人，其著作墨经中有八条论述了几何光学知识。他阐述了影子、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像，还说明了焦距和物体成像的关系。

这些比古希腊欧几里得约公元前330到275的光学记载早百余年。光学八条中的第一、第二条是说影子产生的原因，在光照到的地方就没有影子。如果有影子，那就是光被物体遮挡。当两个光源同时照射一个物体时，就产生了二个半影加持着一个本影，一个光源照射时只有一个影子。

这二条反映了古代人民对光学现象最朴素的认识。第三条论述到小孔成像的原理，影子倒过来是因为光线。小孔处汇成光束所致，光线好像剑一样直线传播，从下方来的光线通过小孔成像与上方，从上方来的光线成像于下方。最后一句在远近有端于光，近代学者多解释为类似摄影光学中物距、像距的概念。第五条论述的是关于光的强弱关系，发光体远近决定光的强度，类似现代光度学概念。四六两条是解释平面镜反射现象，可推断那时人们已经懂得，一、光的直线传播，二、影子的成因及变化规律，三、小孔成像的道理。

小孔成像时像大小与物距和相距的关系似类似放大率的概念。五、方面，反光镜前焦点到球星这一区域在成像中的特殊意义。末经光学八条体现了先秦时期我国人民在科学研究方面的突出贡献，由于认识水平的限制，用今天的眼光看来这些。带有明显的片面性和不完整性。

中国古代对物理学的贡献（光学）之二

上面给大家分享了公元前四世纪墨家就做过针孔成像的实验，并给予分析和解释，表明小孔成的是倒像，其原因是在小孔处光线交叉的地方有一点端，成像的大小与这交点的位置无关。古人已经认识到光是直线行进的，所以常用摄来描述光线，禁止向前。

北宋的沈括在梦溪笔谈中也记述了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，然后在纸窗上开一小孔，使窗外飞的影子呈现在之内的纸屏上。陈括用光的直径的道理来解释所观察到的结果。东泽尹熙熙泽尹东13世纪末，我国光学实验物理学家赵友清最早进行大规模实验，他的这些实验在世界物理学史上是首创的，他被记载在革象新书的小夏光景那一部分中。

小夏光景。中介绍了两个关于小孔成像的光学实验，第一个是利用壁间小孔成像，第二个实验则是一个在楼房中进行的更为复杂的大型实验，分五步进行，一、光源小孔向平，三者距离保持不变，二、改变光源的形状，三、改变像距，四、改变物距，五、改变孔的大小和形状。照有心在结束小夏光景偏食最后写道，事故小景随光之行，大井随空之相，断乎无可疑者。赵友清既重视实验，又重视理论探索，在安排实验步骤时，每个步骤都确定一个因素作为研究对象，而将其他的因素控制不变，这种思想方法也是十分科学的。

中国古代对物理学的贡献（光学部分）

上面给大家分享了中国古代对小孔成像的研究，今天和大家分享中国古代对平面镜，凹面镜和凸面镜的研究。如墨家对凹面镜作了深入的观察和研究，并在墨经中作了明确详细的记载，已发现了凹面镜焦点的存在，放在中之内得到的像是比物体大而正立的。虽然他上把球星和焦点混淆在一起，但这些实验是世界上最早的光学实验，具有重大的科学意义。

墨子的光学研究比古希腊要早，古印度亦不比北宋。沈括对凹面镜的焦距作了测定，他用手指置于凹面镜前观察成像情况，发现随着手指与镜面距离的远近变化，像也发生相应的变化，在梦溪笔谈中作了记载，说明手指靠近凹面镜时，像的正立的渐渐远移至某一处，在焦点附近则无所见，表示没有像，像成在无穷远处，移过这段距离，像就倒立了。

这一实验既表述了凹面镜成像原理，同时也是测定凹面镜焦距的一种粗略方法。我国古代取火的工具称为脆，有金穗，木碎之分。金穗取火于日，木碎取火于木两岁，实际上是一种凹面镜，因用金属制成成礼记中就有左佩金穗，右配木碎的记载，表明晴天时用金穗取火，阴天石用木碎取火，阳碎取火，是人类利用光学仪器汇聚太阳能的一个先驱。

我们的祖先利用平面镜能反射光线的特性，将多个平面镜组合起来，取得了有趣的结果。见经堂丛书淮南万毕术中继有取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。表明很早就有人制作了最早的开管式潜望镜，能够隔墙观望户外的景物。