第四章中国古代光学.ppt

第四章  中国古代的光学 第一节 光的直线传播 第二节 光的反射思想 第三节 色散现象研究 中之外： 中 《梦溪笔谈》卷三 “阳燧照物皆倒，中间有碍故也。算家谓之‘格术’。如人摇橹，臬为之碍故也，窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。 “阳燧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之，本末相格，遂成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见。” 碍 凹面镜成像图： * 一、《墨经》中的论述 1、针孔成像： “景到，在午有端，与景长，说在端。” “景 光之人，熙若射。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。在远近有端与於光，故景库内也。” 光之人，熙若射。 下者之人也高， 高者之人也下。 2、成影： A: 影与物体的关系 “景不徙，说在改为。” “景 光至景亡，若在，尽古息。” B: “光肥影瘦” “景二，说在重。” “景 二光夹一光，一光者，景也。” 本影 半影 双光源照物 C:影与光源、物的关系 “景之大小，说在杝正、远近。” “景 木杝，景短大；木正，景长小。 光小于木，则景大于木；光大于木， 非独小也，远近。” 二、《梦溪笔谈》中的论述 《梦溪笔谈》卷三 “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，鸢东则影席，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂。” “本末相格，迭成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见。” 三、“小罅光景”实验 赵友钦和他的《革象新书---小罅光景》 1、实验原理 “室有小罅，虽不皆圆，而罅景所射未有不圆。 及至日食，则罅景亦如所食分数。罅虽宽窄不同，景则周径相等，但宽者浓而窄者淡。 若以物障其所射之处，迎夺其景于所障物上，则此景较狭而加浓。 小孔随光之形 “凡大罅有景必随其罅之方圆、长短、光斜而不别，乃因罅大而可容日月之体，是以随日月之形而皆圆，及其缺则缺。” “罅渐窄，则景渐淡；景渐远，则周径渐广而愈加淡。大罅之景渐远，亦渐广，然不见其浓，此则浓淡别也。” 大孔随空之象 照度与光源、孔、物距、像距、有关 2、实验装置 像屏 八尺井 四尺井 3、实验步骤 A: 光源、小孔、像屏距离不变时比较孔的大小对像的影响 “窍宽者所容之光较多，乃千景皆广而垒砌稠密，所以浓；窍窄者所容之光较少，乃千景皆狭而垒砌稀薄，所以淡； B: 利用小孔成像模拟日月食 C:改变相距，观察像的变化 ------像距小则像小而照度大； 像距大则像大而照度小。 “烛光斜射愈远，则所至愈偏，……所以愈偏则周径愈广。景之周径虽广，烛之火焰不增，如是则千景展开而重叠者薄，所以愈广则愈淡，亦如水多则味减也。” D:改变物距，观察像的变化 “窍既远于烛，景则敛而狭。” “窍与烛相远，则斜射之光歙而稍直，光皆歙直，则景不得不狭。…… 景狭则色当浓，烛远则光必薄，是以 难于加浓也。 E：改变孔的大小和形状 ……小孔随光之形，大孔随空之象。 “原尖小窍之千景，是乎鱼鳞相依，周遍布置；大罅之景千数，比于沓纸重叠不散，张张无参差。大则总是一阱之景，似无千烛之分；小则不睹一阱之全，碎砌千烛之景。是故小景随光之形，大景随空之象，断乎无可疑者。” 4、实验结论： “凡景近窍则狭，景远窍则广。 烛远窍者景亦狭，烛近窍者景亦广。 景广则淡，景狭则浓。 烛虽近而光衰者，景亦淡，烛虽远 而光盛者，景亦浓。 由是察之，烛也、光也、窍也、景也，四者消长胜负所当论者。” 一、平面镜成像 1、镜子的起源与发展 鋻 A: 以水为镜： B：以青铜为镜： C: 以玻璃为镜： 監 鑑 2、《墨经》中的成像研究 《经下21》：“临鉴而立，景到。多而若少， 说在寡区。” 《经说下21》：“临 正鉴，景寡。貌态、黑 白、远近、杝正，异于光。 鉴当，景俱。就、去，亦当俱，俱用背。鉴者之臬，於鉴无所不鉴。景之臬无数，而必过正。故同处其体俱，然鉴分。” 个数 n = 360/? -1 《经下19》：“景迎日，说在转。” 《经说下19》：“景 日之光反烛人，则景在人与日之间。” 3、潜望镜 《淮南万毕术》“高悬大镜，坐见四邻。” 东汉高诱注： “取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。” 4、