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1、中国古代趣味物理实验410 小孔成像小孔成像是初中课本中一个重要的物理实验，该实验最早见于墨经：“景到，在午有端与景长，说在端。”“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。”意思是：景像倒立，在于光线交错处有一点状小孔，同时，影像与物体有一定长度 ( 距离 ) 。因为点状小孔极小。影像：光线照到人身上，象箭射入小孔一样。照到人的最下部位反射而成人的最高部位，照到人的最高部位反射而成人的最下部位。人足在下遮蔽着下光，所以脚的影像映在壁的上方 ; 人头在上遮蔽着上光，所以头的影像映在壁的下方。由于在物体的
2、远处或近处有一点状小孔和物体被光线直线所射，所以影像倒立在窟孔里面的壁上。小孔成像实验记载还有许多， 北宋沈括在解释“阳燧照物皆倒”时就涉及到小孔成像的问题：“若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中间为窗隙所束，则影与鸢相违：鸢东则影西，鸢西则影东。”宋末元初的赵友钦还以楼房为光学实验室进行过专门研究。元代郭守敬发明的“仰仪”和“景符”也运用了小孔成像原理。值得指出的是，上面叙述只限于“倒像”， 直代清代，郑复光才指出影屏上还能形成正像 ( 光斑 ) 的事实。第 1页11 悬镜照邻淮南万毕术云：“高悬大镜，坐见四邻。”高诱注曰 ; “取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。”我们清楚，静止的水面是光的良
3、好反射面，还在原始社会，人类就已注意到平静湖面中的倒影 ( 像 ) 。早在殷商时代，我国就已有人利用静止的盘水作为照像器具，这种器具叫“水鉴”，即后来所说的“水镜”。在悬镜照邻实验中， 水盆的作用是把从大镜反射到水盆水面的光线再反射给人眼，使人能看到宅内看不见的宅外景像。很明显，水盆与大镜的组合，已构成实验装置潜望镜。中学课本中的潜望镜， 通常是把两面玻璃镜成 45°角安装在“ Z”形曲管的转弯处，而上述潜望镜则没有“ Z” 形曲管，所以人们把它叫做开管潜望镜， 它是潜望镜的鼻祖。12 杯中显“影”“徐州护戎陈皋供奉，行田间遇开墓者，得玛瑙盂， 圆净无雕镂纹，盂中容二合许，疑古酒卮也。陈用以贮水注砚，因间砚之中有一鲫，长寸许， 游泳可爱。 意为偶汲池水得之，不以为异也。后或疑之，取置缶中，尽出余水，验之鱼不复见。复酌水满中，须臾一鱼泛然而起，以手取之，终无形体可拘。复不可知为何宝也。余视之数矣。”第 2页