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古代中國光學1

一般人認為我國古代沒有光學，但《淮南子》〈天文訓〉曾說過『陽燧見日則燃而為火』。有人認為陽燧是凸透鏡，也不對，因《古今注》有云『陽燧以銅為之，形如鏡，向日則火生以艾承之，則得火也。』可見陽燧是凹面鏡，就是目前風行世界的太陽能收集盤，它能在集點上聚光而點火。
　　我國古人已知鑄銅（或鑄金）可做陽燧，但一直沒有人做有系統的研究，直到戰國魯人墨翟，才對光學開始深入研討，可惜其學不傳，我們只能在《墨經上下》得知一二，而後人如南海鄒伯奇，因《夢溪筆談》鳥影西逝的理論而著有『格術補』；湘陰殷家　替這本書箋註，引用墨子學說之處很多，可見墨子是我國古代研究光學的始祖。
　　墨子當時已經知道光是直行的因為他說過：『景光之人煦若射，下者之入也高，高者之入也下。』若射者，意指如射箭一般，是直行的。光線經過一個小孔，影像會顛倒，高的會變成在下方，低的會變成在上方，這是現代光學裏最基本的現象，讀過國中理化的都能瞭解。
　　墨子也知道光的基本現象，說過『光至影亡』，也說過『木椸景短大，木正景長小』。前者指光所照之處，影子就消失，後者描地上立根木條所產生的現象，椸者斜也，木斜測影子短而寬，木正則影子長而細。
　　墨子知道光在透鏡或面鏡之前會聚焦。他說過：『在遠近有端與於光，故景瘴內也。』景就是影，指物體的影像；瘴當作庫，內就是納，也就是聚集在一點的意思。墨經裏常稱焦點為『正』或『內』，所以我們知道墨子已研究出光線聚集原理。
　　墨子也知道凸面鏡生虛像。他說：『景之臭無數，而必過正，故同處其體俱然。』意指物體影子依物之遠近而定，任何一處都可成影，所以說影無數，但這些影子必通過焦點，即過正。我們知道所有能成像的物體中，以太陽為最遠，所以它成像在焦點上。而物體離鏡面愈近，成像的位置愈遠；如果物體和太陽一樣遠，則影像也在焦點上，故曰『同處，其體俱然』。
　　墨子已知凹面鏡成像的現象，他說：『臨鏡而立，景到。』意指物體經凹面鏡的反射，所成的影像是倒的，到者倒也。（物體在凹面鏡焦點外，形成倒立實像，但在焦點內，則成正立虛像，這一點墨子並未提到。）他又說：『足敝下光，故成景於上；首敝上光，故成景於下。』
　　墨子也知曉凹面鏡影像大小及正倒的關係，因他說過：『鑒者近中，則所鑒大，景亦大。遠中，則所鑒小，景亦小。鑑立，景一小而易，一大而正。』換言之，是指光源告近凹面鏡焦點或在焦點內，其照射度強，影像增大，句中的『中』字亦即焦點。若光源遠離焦點（遠中），則照射度小，影像也小。在這些現象中，遠離焦點之物體的小影像是倒的（易），而在焦點內之物體其影像大而正的。
　　我們由《墨經》可以看出墨子對光的性質以及凹凸面鏡成像現象相當瞭解，不難推測墨子必擁有凹面鏡及凸面鏡，而且他必做了相當多次的實驗，才寫得出上述的句子。很可惜，在我國浩瀚古籍裏，對光學做有條理的敘述，除『墨子』一書外，再也找不到了。

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[樓主] |
發表於:2006-02-09 16:50


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