一.中國古人對光的認(rèn)識和簡單光學(xué)儀器 jy?^an}#h  
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　　與古老的力學(xué)一樣，中國古人對光現(xiàn)象的認(rèn)識及光學(xué)儀器的發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用方面，走在了世界的前列。中國最古老的文字“明”就是由人類最原始的光源“日”和“月”構(gòu)成的，成語“形影不離”和“形影相吊”形象地說明了物體與影子的關(guān)系。早在公元前五世紀(jì),學(xué)者墨翟對幾何光學(xué)就有了較全面的研究,他在《墨經(jīng)》一書中較為詳細地記敘了影的定義和生成,光與影的關(guān)系以及平面鏡、球面鏡中的物像關(guān)系。其中引用了物點和像點的概念沿用至今，他用光的直線傳播原理成功地解釋了小孔成像現(xiàn)象，他在書中寫道：“景，光之人，煦（照）若射。下者之人也高；高者之人也下。足敝（蔽）下光，故成景于上；首敝（蔽）上光，故成景于下。”意思是說：“光向人照去，好像射箭那樣直進，通過小孔成像，見到人的下部在高處，人的高部在低處。其原因是：足遮住了下部的光線所以成影在上，頭遮住了上部的光線所以成影在下�！边@是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早最詳實的有關(guān)光成影現(xiàn)象最科學(xué)的文字記錄。 ,ZSuo4  
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    我國古人在相當(dāng)長的時間里還把影子當(dāng)作“時鐘”來使用，我國古代稱之為“晷”，至今在北京的故宮里還可以看到這種日晷。三國時期的孫策取信于太史慈，“立桿于營門以候日影”約定日中等他的故事家喻戶曉。我國不但有人類最早的日月蝕記錄，而且在日月蝕觀測和推算預(yù)報方面的成就也是舉世公認(rèn)的，這雖然屬于天文學(xué)的范疇，但它的基本原理卻是成影理論的具體應(yīng)用。 ~?p > L  
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    在原始社會初期，火的發(fā)明不亞于近代的蒸汽機和現(xiàn)代的原子能，人們除了用火作為燃料和取暖外，火顯然是一種主要的人造光源。然而古人還發(fā)現(xiàn)了一種“有火之用，無火之熱”的冷光源---山間叢林的磷光（俗稱“鬼火”）和螢火蟲兒的螢光。我國古代小說中就有窮書生無錢買油，聚螢為燈，徹夜攻讀而功成名就的故事。 Z`W.(gua  
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    到了周代有人就利用“陽遂”（凹面鏡）進行取火，《莊子》里記載道：“陽遂見日，燃而為火”。至于利用靜止的水面作為鏡子的例子則更多，有西施浣沙的傳說，猴子撈月的故事，《儒林外史》中的范進，他的岳父胡屠戶則要范進“撒泡尿照照自己”。晉朝有一個“杯弓蛇影”的成語故事，樂廣他就知道是墻上掛著的弓在酒杯里產(chǎn)生了折射引起的影子，嚇壞了他的朋友，于是他再次請客說明原委，終于治好了客人的心病。 ;?rW`e2  
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    北宋時代的科學(xué)家沈括留給后人的綜合性科學(xué)巨著《夢溪筆談》，堪稱是我國古代的一本百科全書，他把小孔成像歸納為“影入窗隙則倒，乃其常理。”沈括在書中對凸面鏡和凹面鏡的成像規(guī)律進行了詳實的記載，并最早揭開了被世人稱為“魔鏡”的“透光”原理。關(guān)于光的色散現(xiàn)象的研究和實驗可以說是到了普及的地步，如果說唐朝詩人孔穎達的“日照雨滴則生虹”是正確地詮釋了虹的成因的話，那么同時代文人張志和的一句“背日噴水成虹霓”，則實在是一個精彩絕倫的“人造虹”演示實驗。 GH
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　　對于平面鏡成復(fù)合像的情況，西漢《淮南萬畢術(shù)》中說“取大鏡高懸，置水盆于其下，則四鄰見矣”，這可以說是世界上最早的潛望鏡了。至于前幾年市場上流行的一種“美人杯”，其實早在宋朝就發(fā)明了，當(dāng)時稱為鯽魚杯，當(dāng)杯子盛酒后見杯內(nèi)“有一鯽長寸許，游泳可愛…… ”其原理是，杯子不盛酒時，繪制的鯽魚在杯底的凸透鏡焦點之外，眼睛看不到鯽魚的實像。盛酒后，酒與杯底凸透鏡組合成一個復(fù)合透鏡，使焦距增大，鯽魚的畫在復(fù)合透鏡焦點之內(nèi)，這時人眼就看到了杯底被放大了的鯽魚虛像。 H\^^p!^)  
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　　幾何光學(xué)的逐步建立和完善，實際上是和成像光學(xué)儀器特別是復(fù)合透鏡的開發(fā)應(yīng)用是相輔相成的，古人在制造和使用簡單的光學(xué)儀器(平面鏡、球面鏡及透鏡)的過程中逐漸加深了對光的認(rèn)識。現(xiàn)今涉及人類各個領(lǐng)域的光學(xué)成像儀器，包括放大鏡、望遠鏡、顯微鏡、電影機、幻燈機、照相機等，其原理與結(jié)構(gòu)與幾百年前大同小異。只不過在使用范圍和制造工藝上有了很大的提高，使人們能夠“看”得更遠，“看”得更小。當(dāng)今世界上最著名的光學(xué)成像設(shè)備，首推哈勃空間望遠鏡，它的重量達11.75噸，自從1990年送入太空軌道后已經(jīng)拍攝了幾十萬張?zhí)祗w圖像，為人類帶來了許多包括土星在內(nèi)的許多新發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過93年的維修后至今還在為人類服務(wù)。 yD