小孔成像是谁发现的

栏目:古籍资讯发布:2023-10-14浏览:4收藏

小孔成像是谁发现的,第1张

红外热成像

简单来说,红外热成像仪有两大用途:测温和夜视。测温分为人体测温和工业测温两大领域。

简单来说,热成像技术就是可以:将物体发出的不可见红外能量,转变为人类肉眼可见的热图像。而热图像的上面的不同颜色,代表被测物体的不同温度。

热成像仪,是一种利用红外热成像技术,通过对标的物的红外辐射探测,并加以信号处理、光电转换等手段,将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。

小孔成像是谁发现的

1、小孔成像是我国古代学者墨子发现的。中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

2、墨子发现了小孔成像。《墨经·经说下》中留有这样一段记载:“光之人,煦若射。下者之人也高,高者之入也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光故景库内也。

3、中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。墨子通过小孔成像的光学实验,阐述了光的直线传播原理:即光从上下直射,人的头部与足部成影在下边和上边,构成倒影,成为后代摄影技术的先声。

小孔成像是谁发现的原理到底是什么

小孔成像的原理最早由战国时墨翟(di)在《墨经》一书中记载。幻灯机成像的原理是物体距凸透镜一倍和两倍焦距之间,像成在两倍焦距以外,是倒立放大的实像。小孔成象成的是倒立放大的实像。

墨子发现了小孔成像。《墨经·经说下》中留有这样一段记载:“光之人,煦若射。下者之人也高,高者之入也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光故景库内也。

小孔成像是我国古代学者墨子发现的。中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

墨子什么时候发现小孔成像

早在2400多年前,我国古代伟大科学家墨子就发现了小孔成像原理,并对自然界的光学现象进行了充分的观察、实验。发现并总结出了光学现象的许多原理。墨子(墨翟di)。

小孔成像是我国古代学者墨子发现的。中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

小孔成像这一现象最早发现的是中国春秋时期的墨子。《墨经》是世界上最早对几何光学进行系统论述的典籍。

小孔成像是我国古代学者谁发现的

1、中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

2、小孔成像,我国的学者—墨翟(墨子)和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验,解释了小孔成倒像的原因,指出了光沿直线进行的性质,早于牛顿2000多年就已经总结出相似的理论。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。

3、墨子发现了小孔成像。《墨经·经说下》中留有这样一段记载:“光之人,煦若射。下者之人也高,高者之入也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光故景库内也。

小孔成像这一现象最早发现的是哪国人

1、小孔成像是我国古代学者墨子发现的。中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

2、中国古书《墨经》记载了2400年前,中国古代学者墨子和他的学生完成的小孔成像实验,这是世界上最早的小孔成像实验。

3、中国山东滕州的墨子。墨翟(公元前前468-376)墨子不但是思想家,还是一个科学家,是“小孔成像”的发现者。作为摄影光学理论和实践的开创者,墨子已经毫无争议地得到了世界摄影史学界权威人士的一致认同。

几何光学著作由墨子和他弟子所著的典籍是《墨经》。

《墨经》是《墨子》书中的重要部分,约完成于周安王14年癸巳(公元前388年)。《墨子》是我国战国时期墨家著作的总集,是墨翟(人称墨子)和他的弟子们写的。早在2300多年前,我国古代思想家墨子的《墨经》中就包含了丰富的关于力学、光学、几何学、工程技术知识和现代物理学、数学的基本要素。

《墨经》的价值

《墨经》中实际记载的内容,还涉及光学、力学等方面。光学方面,《墨经》讨论了光的小孔成像原理,指出了光的直线传播规律;《墨经》中还记述了有关流体静力学的现象,初步形成了浮力原理的思想。

《墨经》还记录了墨家学派的许多技术发明和技术方法。包括应用了定滑轮的“云梯”,能在路上自由行走的“木车马”,保卫城市阻止敌人进攻的十二种守城法等等。

《墨经》的思想价值还在于,它标志着我国古代的某些杰出思想家已能透过直接观测和实验现象,概括上升为抽象的理论,这种思想方法恰恰是西方科学得以迅猛发展的强大动力。

小孔成像

小孔成像是古典光学中一种重要成像现象,在中国古代光学发展过程中得到过透彻研究,是古人在光学领域取得成就的一个重要方面。

最早从实验角度观察和解释小孔成像的,当推《墨经》。《墨经》的《经下》篇记录了墨家对此问题的认识:

《经》:“景到,在午有端,与景长,说在端。”

《说》:“景:光之人,煦若射。下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光,故景库内也。”

对本条具体文字的解说,学界有不同意见,但基本上都同意这是用光行直线原理对小孔成像现象的解释。一般认为,“到”同“倒”,“午”指光线的交叉,“端”指光线交叉后在暗室壁小孔处形成的光点。有学者认为,文中的“人”字为“入”之误,此说是有道理的。墨家大意是说,在小孔成像情况下,由于小孔的存在,使得入射光线在小孔处形成交叉,从下边射入的光线进入暗室以后,来到了上边,从上边射入的光线则来到了下边,因此就在暗室中生成了倒像。

这里提到的“像”是广义的,它也可以是投影。例如人站在太阳和小孔之间,在合适条件下,孔后的屏上在太阳均匀的光像之中就出现了一个人的倒影,这就是投影。《墨经》中提到首足蔽光之语,表明当时实验中所观察到的可能确为投影,而不是像。无论是投影还是像,它们具有倒像特征是相同的,给人的启迪也一样,那就是光沿直线传播,由于暗室小孔的约束,进入室内后生成倒像。从《墨经》本条来看,墨家对此是有清晰认识的。

由于墨学的衰微,《墨经》在很长时间不为人们所解,墨家在小孔成像实验中所获得的认识也就没有被很好地继承下来。秦汉以降,对小孔成像的研究还处于重新发现现象、从头探讨机理的状态。其中被提及较多的是所谓“倒塔影”,唐代段成式《酉阳杂俎》曾有“海翻则塔影倒”之语,表明他不解此理。宋代陆游《老学庵笔记》、元代杨瑀《山居新话》,均曾提及此现象。延至明清,记述者更为多见,甚至还有人专门搜集各地“倒塔影”的实例,这表明“倒塔影”这种物理现象是受到人们普遍注意了的。

最早的科学著作--《墨经》

春秋战国时期,诸子百家当中有一个与孔子学派齐名的学派,叫墨子学派。这个学派十分重视自然科学的研究和知识积累。从这个学派的主要著作--《墨经》中可以发现,它关于圆、线、面等的定义,比西方欧几里德几何学的定义要早100多年。

《墨经》中实际记载的内容,还涉及光学、力学等方面。光学方面,《墨经》讨论了光的小孔成像原理,指出了光的直线传播规律;记述了光的反射,平面镜、凹面镜和凸面镜成像情况,发现了一些规律性的东西;书中甚至谈到了火的颜色与火的温度的关系。书中还讨论了光与影子之间的关系,指出运动中的物体的影子是不动的,它看起来像是运动,其实只不过是旧影的`消失、新影的产生,其间只是极短暂的间隔,人眼觉察不到,所以感觉影子在移动。 力学方面,它最早抽象出了“力”的概念,并给力下了定义。通过分析杠杆平衡的种种实例,得出了“长,重者下;短,轻者上”的结论,萌生了力矩的概念。《墨经》中还记述了有关流体静力学的现象,初步形成了浮力原理的思想。它还议论了空间、时间以及时空的关系,它认为时间包括古今早晚的一切时间,空间包括东西南北中的一切空间,它们都是连续的,无限的,而它们又是由小得不能再分的时间元“始”,空间元“端”所组成的,由此提出了无限时空和时空相互联系而统一的观点。《墨经》中还提到了物质不灭的观点,以及不同类的物理量之间不能相互比较的观点。

几何学方面,《墨经》对一系列几何学概念曾给予抽象概括,并作了合理的定义。例如,用同样高低定义“平”;用三点共线定义“直”,还提出了和现在概念相同的圆的定义。对点、线、面、体等概念,《墨经》也分别作了说明。它的数学思想处于当时世界的领先地位。

《墨经》还记录了墨家学派的许多技术发明和技术方法。包括应用了定滑轮的“云梯”,能在路上自由行走的“木车马”,保卫城市阻止敌人进攻的十二种守城法,等等。

《墨经》的思想价值还在于,它标志着我国古代的某些杰出思想家已能透过直接观测和实验现象,概括上升为抽象的理论,这种思想方法恰恰是西方科学得以迅猛发展的强大动力。

  早在两千多年前,墨家经典《墨子》便已有对光学(光沿直线前进,并讨论了平面镜、凹面镜、球面镜成像的一些情况,尤以说明光线通过针孔能形成倒像的理论为著)的探讨。

  1《墨子·经下》:“景不徙, 说在改为。”

  翻译“影子不移动, 这是因为改变了物体与光源的位置。”

  2《墨子·经说下》:“景:光至景亡。若在,尽古息。”

  翻译光线达到阴影之处,阴影就消失了。阴影如果一直存在,则光线必然永远中止在成影的物体上。

  3《墨子·经下》: “ 景二, 说在重。”

  翻译一个物体有两个影子,是由于有两个光源从不同的角度照射的缘故。

  4《墨子·经说下》;“景,二光夹一光。一光者景也。”

  翻译由两个光源发出的两束光线互相交叉地照射一个物体,物体前两束光线的交叉所夹部分看似一束更亮的光线,一束光线照射一个物体产生一个影子。

  3和4讲的是重影。

  5《墨子·经下》:“景到, 在午有端, 与景长, 说在端。

  翻译影像倒立, 在光线交会处有一小孔;关于影像的大小,在于小孔相对物、像的位置。

  6《墨子·经说下》:“景:光之人煦若射,下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景放上;首蔽上光,故成景龄下。在远近有端与转光,故景库内也。”

  翻译从光源至人身之光,行进如直线一样。在下部照人之光在暗房内位置较高, 在上部照人之光在暗房内位置较抵。人足遮蔽了下部之光,所有成像在暗房之屏的上部;人头遮蔽了上部之光,所有成像在暗房之屏下部。无论物体在远近, 只要有小孔对光进行遮挡, 就能成像在暗房内。

  5和6讲的是小孔成像。

  7《墨子·经下》:“景迎日, 说在博。”

  翻译所成之影(像)在阳光一方, 是因为阳光被反射的缘故。

  8《墨子·经说下》:“景:日之光反烛人,则景在日与人之间。”

  翻译太阳之光被反射后再照向人,那么所成之影(像)在太阳与人的之间。

  9《墨子·经下》:“临鉴而立, 景到; 多而若少,说在寡区。”

  翻译在水平的平面镜前站立俯视, 看到物体所成之像为倒像。当相交的两平面镜之夹角由小而大时,所成之像由多而变少,根据在于夹角较小的区域内光线多次反射所致。

  10《墨子·经说下》:“临:正鉴,景寡。貌能、白黑、远近、拖正,异于光。鉴景当俱,就去余当俱,俱用北。鉴者之臭于鉴,无所不鉴。景之臭无数,而必过正。故同处,其体俱然,鉴分。”

  翻译在相互垂直的平面镜间物体所成之像较少。像的外貌状态、浓淡白黑、距离远近、斜正方向都与发光物体不同。平面镜使物与影(像)都同时对应,物迎靠与远离平面镜时影(像)也必然同时对应地迎靠与远离,物与影(像)都是背与背相对应。物体的光线射在平面镜上,是没有一处不在平面镜中成像的。影子(像)射出了无数光,但必须使两平面镜之间的角度自零度角转到直角之内方可。所有物体在同一位置,它的各个像都是如此,作为对称轴的平面镜使它们相互分开了。

  9和10说的是平面镜反射成像,发现的是光的反射定律。

  11《墨子·经下》:“鉴位, 景二; 一小而易, 一大而舌, 说在中之外内。”

  翻译凹面镜成像有两种: 其一是较小的倒像,其一是较大的正像。这取决于物体在焦点的外边还是里边。

  12《墨子·经说下》:“鉴:中之内,鉴者近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小,而必正。起于中缘正而长其直也。中之外:鉴者近中,则所鉴大,景亦大;远中,则所鉴小,景亦小,而必易。合于(中缘易) 而长其直也。”

  翻译物体在凹面镜的焦距之内:物体接近焦点时,凹面镜所照见的物体大,所成的像也大,反之,凹面镜所照见的物体小,所成的像也小。其必然是正立的像,是从焦点与凹面镜圆心起顺着与镜面垂直的方向延长其直线相交而成的。物体在凹面镜的焦距之外:物体接近焦点时,凹面镜所照见的物体大,所成的像也大。物体远离焦点时,凹面镜所照见的物体小,所成的像也小。但其必然是倒像,是从焦点与凹面镜圆心起都向着中间汇合并延长相交而成的。

  1、 取火的方法和对火的认识

  我国古代取火的工具称为“燧”,有金燧、木燧之分。金燧取火于日,木燧取火于木。根据我国古籍的记载,古代常用“夫燧”、“阳燧”(实际上是一种凹面镜,因用金属制成成, 所以统称为“金燧”)来取火。古代人们在行军或打猎时,总是随身带有取火器,《礼记》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的记载,表明晴天时用金燧取火,阴天时用木燧取火。阳燧取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱。讲到取火,古代还用自制的古透镜来取火的。公元前2世纪,就有人用冰作透镜,会聚太阳光取火。《问经堂丛书》、《淮南万毕术》中就有这样的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”我们常说,水火不兼容,但制成冰透镜来取火,真是一个奇妙的创造。用冰制成透镜是无法长期保存的,于是便出现用玻璃或玻璃来制造透镜。

  《华严经》菩萨问明品 记载“勤首菩萨以颂答曰: 如钻燧求火,未出而数息,火势随止灭,懈怠者亦然。如人持日珠,不以物承影,火终不可得,懈怠者亦然”。

  2、针孔成像和影的认识

  公元前4世纪,墨家就做过针孔成像的实验,并给予分析和解释。《墨经》中明确地写道:“景到(倒),在午有端,与景长,说在端。”这里的“午”即小孔所在处。这段文字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。从这里也可以清楚看到,古人已经认识到光是直线行进的,所以常用“射”来描述光线径直向前。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,移动的方向与飞的方向一致。然后在纸窗上开一小孔,使窗外飞的影子呈现在窒内的纸屏上,沉括用光的直进的道理来解释所观察到的结果:“东则影西,西则影东”。墨家利用光的直线传播这一性质,讨论了光源、物体、投影三者的关系。《墨经》中写道:“景不徙,说在改为。”“光至,景亡。若在,尽古息。”说明影是不动的,如果影移,那是光源或物体发生移动,使原影不断消逝,新影不断生成的缘故。投影的地方,如果光一照,影子就会消失,如果影子存在,表明物体不动,只要物体不动,影子就始终存在于原处。墨家对本影、半影也作了解释。《墨经》中有这样的记载:“景二,说在重。”“景二,光夹。一,光一。光者,景也。”意思是一物有两种投影(本影、半影),说明它同时受到两个光源重复照射的结果(“说在者”,“光夹”)、一种投影,说明它只受一个光源照射,并且强调了光源与投影的联系(“光者,景也”)。与此相连,墨家还根据物和光源相对位置的变化,以及物与光源本身大小的不同来讨论影的大小及其变化。

  3、对面镜的认识

  墨子对凹面镜、凸面镜和平面镜成像的原理也进行了比较系统的研究,已发现了凹面镜焦点的存在。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。“鉴低,景一小而易,一大而正,说在中之外、内。”“低”表示深、凹之意;放在“中之内”,得到的像是比物体大而正立的。虽然他尚把球心和焦点混淆在一起,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。李约瑟曾把墨子光学与古希腊光学进行比较,指出墨子的光学研究“比我们任何所知的希腊为早”,“印度亦不能比拟”。

  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:“阳燧面洼,以一指迫而照之则正,渐远则无所见,过此遂倒。”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。

  墨家对凸透镜也进行了研究。《墨经》中写道:“鉴团,景一。说在刑之大。”“鉴团”即凹面镜,也称团镜。“景一”表明凸面镜成像只有一种。“刑”同形字,指物体,它总比像大。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。如《庄子·天下篇》的有关注解《庄子补正》中对此作了记载:“鉴以鉴影,而鉴以有影,两鉴相鉴,则重影无穷。”这样的装置,收到了“照花前后镜,花花交相映”的效果。《间经堂丛书》、《淮南万毕术》中记有“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。

  此外,汉代发明的透光镜,能够反射出铜镜背面的精美图像,是中国古代光学的一大发明,现在仍引起中外学者的关注。

  4、对虹的认识

  虹是一种大气光学现象,从公元6世纪开始,我国古代对虹就有了比较正确的认识。唐初的孔颖达(574-648)曾概括了虹的成因,他认为“若云薄漏日,日照雨滴则虹生。”明确指出产生虹的3个条件,即云、日、“日照雨滴”。沉括对此也作过细致的研究,并作实地考察。在《梦溪笔谈选注》中写道:“是时新雨霁,见虹下帐前涧中。”予与同职扣涧观之,虹两头皆垂涧中。使人过涧,隔虹对立,相去数丈,中间如隔绡觳,自西望东则见;盖夕虹也。立涧之东西望,则为日所铄,都无所睹。”指出虹和太阳的位置正好是相对的,傍晚的虹见于东方,而对着太阳是看不见虹的。地虹有了认识之后,便可以人工造虹。8世纪中叶,唐代曾有过这样的试验:“背日喷呼水成虹霓之状”,表示背向太阳喷出小水珠,便能看到类似虹霓的情景。

  5、墨经光学八条

  墨翟(约公元前478年——前392年),是墨家学派的创始人。战国时期的政治家、科学家。他和他的门徒根据古代劳动人民在实践中认识到的光学知识,研究总结出八条带规律性的经验,记录在《墨经》中,分条厘说,通称“墨经光学八条”,是《墨经》中精粹部分之一。光学八条直接涉及到光学应用中一些问题。

  发光体照射物体形成影子,是大自然中最普通的现象,又是摄影师在艺术造型中饶有兴趣的问题。《墨经》中的光学论述,首先是以此开始的。“光学八条”中的第一、第二条是:经:景徙。说在改为。说:景光至,景亡。若在,尽,古息。(第一条)经:景二。说在重。说:景,二光,夹,一光。一光者景也。(第二条)

  大意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。进一步说,如果光源、物体和承影面相对静止,那么影子的位置也相对固定。当两个光源同时照射一个物体时,就产生了二个“半影”夹持着一个“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。还有一条颇值得注意,它直接论述到针孔成像的原理。原文是:经:景到,在午有端;与景长,说在端。说:景光之人照若射,下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上,首蔽上光,故成景于下。在远近,有端与于光,故景库内也。(第三条)

  这条大意是说,影子倒过来是因为光线在小孔处汇成光束所致,“午”是指光束相交之点,即针孔处。光线好象箭一样直线传播着,从下方来的光线通过小孔成象于上方,从上方来的光线成像于下方。经说最后一句“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。“这可以说明现今照像者进退暗箱的理由”。第五条论述的是关于光的强弱关系。结论是: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。

  中国古代,冶炼技术十分发达。随之而来的是铜镜制造工艺,根据文字记载和考古的发现,当时的铜镜不仅有平面镜,而且根据不同用途制成了凸面镜或凹面镜,凹面镜,古称阳燧,是人们利用阳光聚焦取火的工具。古代没有专门掌管阳燧的官职,《周礼》卷七十《秋官·司寇下》记载:“司烜(音火。古官职名)氏掌以夫遂,取明火于日。”东汉郑玄注:“夫遂,阳燧也。”应该指出的是,凹面镜在现代应用摄影光学中占有重要地位。近来出现折反式摄影镜头,已进一步证明了这一点。古人已认识到物体放在球心外时,获得的是比物体小的倒立像。当物体在球心内时,得到的是比物体大的正立像。即经中所说“鉴低,景,一小而易,一大而击。说在中之外,内。 概括起来,可推断那时人们已经懂得:1 光的直线传播;2 影子的成因及变化规律;3 针孔成像的道理;4 针孔暗箱成像时,物、像大小取决于物距和像距的关系;5 类似放大率的概念;6 凹面反光镜前焦点到球心,这一区域在成像中的特殊意义。墨经光学八条,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,带有明显的片面性和不完整性。《墨经》的内容,尽管文字深奥难解,但学术界各家的注疏基本一致,其内容本身是不容置疑的。墨家学派形成后,开辟了中国的“格致之学”,对后人研究摄影光学有所启迪。

  6、光学折射现象的发现

  《墨经》中没有论及光线在不同介质中传播时产生的折射现象,这是因为当时的工艺制造条件,尚不能提供理想的透明玻璃,而折射现象直接关系到透镜成像理论基础。公元前139年西汉淮南王刘安主持编修的《淮南万毕术》中除了重复“阳燧见日则火生”的说法外,还出现了用冰制造透镜的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影则火生。”另据《西京日记》记载,汉武帝(公元前140年——前87年)时,已知道用白光琉璃将阳光折入暗室使成为白昼。又据清代林志诚著《事类统编》称:北魏时(386——581)西域月氏国商人用矿石制成人造有色琉璃。曾做了一间可容百人的房子,四周利用人造琉璃折光,使室内光色映澈。及至宋代刘歧写的《暇日记》也谈到利用水晶折光将阳光焦聚,照亮阴暗的案牍。

  北宋大科学家沈括(1031——1095),在他的著作《梦溪笔谈》中,进一步对小孔成像理论和凹面反光镜作了分析和解释,取得新的成果。他用生动的比喻说明小孔成像是因为光线穿过“碍”(即小孔)形成光束所造成的结果。以后,人们在日常生活里,多次观察到由于客观条件的巧合而形成的小孔成像现象,遂引起广泛的注意,而尤为历代文人所重视,古籍中也常有记载。元代陶宗仪的著名笔记著作《辍耕录》中说:“平江虎丘阁,版上有一窍。当日色清朗时,以掌大白纸承其影,则一寺之形胜,悉于此见之。但顶反居下耳,此固有象可寓,非幻出者。”又说:“松江城中有四塔……夏监运家乃在四塔之东,而小室内却有一塔影,长五寸许,倒悬于西壁之上,不知从何而来。然不常有,或时见之焉,是又不可晓也。

  明代刘侗、于奕正著《帝京景物略》提到北京天宁寺中的小孔成像,并且做了一些解释。原文是“塔倒影,在大土殿。日方中,阖殿中门,日入门罅,塔全影倒现石上。昔人云:影从罅入,空中物则旁碍,碍则影束,影束则倒。……今悬镜中像,过旁镜,其物正倒也,阳燧倒影者,日光倒入也。又光从上来,层十三具,光一再传,物体则小也……。”明清时期的北京庙宇慈慧寺,也是当时以倒影著称而吸引游客的古迹。

  “针孔成像”的现象,引起人们愈来愈大的兴趣。为了进一步研究,元代科学家赵友钦设计了一个相当庞大的光学实验。他把一整座房屋作为实验室。在左右隔开的二间房内,各掘一个不同深度圆井。井口处各置小孔,楼房的活动棚顶作承影屏,用上千支蜡烛做发光体。通过预先设计的实验程序得出以下结论:“针孔”扩大到相当大时,不能成像;“针孔”相当小时,屏上的像和光源形状相同,但方向相反;“照度”和距离成反比关系。

  赵友钦把这次实验的过程和结果,写成一篇论文,叫《小罅光景》,收入他的自然学文集《革象新书》。这部书后来被收入明代编纂的大型类书《永乐大典》中。赵友钦的试验,使用了上千支蜡做发光体,在摄影学的意义上说明他已认识到像是由许多光点所构成。其实验场所可以说是最大的暗箱。赵友钦的论文《小罅光景》的学术水平当时在世界上是领先的。

  明末清初的科学家方以智(字密之,号曼公。1611——1671),也在他所著的《物理小识》一书里叙述了他亲自做过的小孔成像实验:“屋漏小罅,日影如盘。尝以纸征之,刺一小孔,使日照一石,适如其分也;手渐移而高,光渐大于石矣;刺四、五穴,就地照之,而四、五穴各为光影也;手渐移而高,光合为一,而四、五穴之影,不可复得矣。”说明方以智的这个实验,是对于小孔成像的条件和影响影像大小的具体因素规律性的探索。

  7、透镜暗箱

  摄影术的发明和应用离不开暗箱。针孔暗箱虽能成像,但正如赵友钦实验结果那样,它存在着致命的缺点,即不能解决影像亮度和清晰度之间的矛盾。所以,透镜暗箱的出现,使光学应用技术前进了一大步。欧洲在文艺复兴时期,画家已广泛使用透镜暗箱,不过那时只作为一种绘画的辅助工具而已。明末清初,一些西方传教士来到中国,促进了中西文化的交流,随之,一些光学器具也开始传入中国。首先传入的是各种透镜,包括眼镜和放大镜。清代赵翼在《陔馀丛考》中说:“古未有眼镜,至明始有之,本来自西域。”清代以后,广东省出现了用近代方法制造玻璃的工业,为国内磨制光学透镜提供了物质条件。

  清初的光学器具制造家孙云球,是中国磨制透镜的高手。孙云球,字文玉,又字泗滨。江苏吴县人。生于崇祯初年,死于康熙年间,仅活了33岁。他的父亲志儒,曾任福建漳州知府。孙云球小时聪明异常,13岁时就读于吴江县县学。不久父亲故去,家道中落,靠卖草药奉养母亲。他喜欢钻研机械,自制钟表,青年时代,就成了著名的透镜制造家。史书记载:“昔虎丘孙云球以西洋镜制昏眼、近光、童光等镜,为七十二种。又有远镜、火镜、端容镜、摄光镜、夕阳镜、显微镜……。”并著有《镜史》一书,可惜已经失传。证明当时国内已经能自制摄影镜头(即所称“摄光镜”),出现了一些用摄影镜头装配的光学器具,影戏灯就是其中之一。

  所谓“影戏灯”,就是现在所说的幻灯机,或摄影用的放大机。其实,我国早在公元前三世纪时的古籍《韩非子》中就记载了古人放映幻灯的一段故事。大意是:周君请一个人为他作画,三年后画画好了。看的时候,需要筑一高墙,墙上开小孔,然后插入“筴”(相当于幻灯片),在有阳光的时候才能观看,“尽成龙蛇禽兽车马,万物之状具备。”可惜的是,这种针孔的幻灯机没有得到发展和改进。

  清代学者顾禄(铁卿)曾记载了当时流传于民间的影戏灯的情况,他说:“其法皆传自西洋欧逻巴诸国,今虎邱人皆能为之。灯影之戏,则用高方纸木匣,腹贮油灯,燃炷七八茎。其火焰适对正面之孔。其孔与匣突出寸许,作六角式,须用摄光镜重叠为之,乃通灵耳……中嵌玻璃,反绘戏文……将影摄入粉壁,匣愈远而光愈大,惟室中尽灭灯光,其影始得分明也……。”有趣的是,文中提到“须用摄光镜重叠为之”说明使用的是“复式镜头”,而这时恰恰是欧洲风景暗箱流行的时期,当时复式镜头在世界上标志先进的光学技术水平。

小孔成像是谁发现的

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