針孔成像
（接上）
2 光場(chǎng)
在光學(xué)史上，墨子是第一個(gè)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)并對(duì)幾何光學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究的科學(xué)家。 《墨經(jīng)》光學(xué)八經(jīng)平面鏡成像筆記圖片，系統(tǒng)地闡述了幾何光學(xué)中的光影關(guān)系、小孔成像問題、各種鏡子的反射成像等。 墨子的光學(xué)認(rèn)識(shí)建立在簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和仔細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，十分正確地概括了這種幾何光學(xué)現(xiàn)象，從經(jīng)驗(yàn)材料中總結(jié)出一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。 說墨子奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)也不為過，至少在中國是這樣。 正如李約瑟在《中國科學(xué)技術(shù)史》物理卷中所言，墨子的光學(xué)研究“先于我們所知的法國”，“印度無法比擬”。
墨子首先闡述了光與影的關(guān)系。 他仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)物體和圖像的變化規(guī)律，提出“景物不變”的命題。 也就是說，從表面看一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的影子也在隨著物體運(yùn)動(dòng)，雖然這是一種錯(cuò)覺。 因?yàn)楫?dāng)運(yùn)動(dòng)物體的位置連接起來時(shí)，它前一瞬間產(chǎn)生的圖像已經(jīng)消失，而其位移后產(chǎn)生的圖像又重新產(chǎn)生，而不是原來的圖像移動(dòng)到一個(gè)新的位置。 如果原像不消失，它就會(huì)一直存在于原來的位置平面鏡成像筆記圖片，這是不可能的。 因此，所見圖像的運(yùn)動(dòng)只是新舊圖像隨著物體運(yùn)動(dòng)的不斷交替而產(chǎn)生的，而不是圖像本身的運(yùn)動(dòng)。 墨子的這個(gè)命題后來為名家所繼承，從而提出了“飛鳥之影不動(dòng)”的命題。
頓時(shí)，墨子分析出了物體的本影和次生陰影。 他強(qiáng)調(diào)，如果光源不是點(diǎn)光源，物體會(huì)形成本影和二次陰影，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)發(fā)出的光形成重復(fù)照射； 如果光源是點(diǎn)光源，則只會(huì)出現(xiàn)本影。 “靜兒，重要的是要說。” 這里的景指的是影子，影子的形成與光源有關(guān)。 這里指的是一個(gè)物體形成兩個(gè)影子。 兩個(gè)影子可能重疊，也可能不重疊，也可能部分重疊。 這個(gè)重疊部分是較深的涂片。 這節(jié)經(jīng)文是對(duì)涂抹的描述。 經(jīng)文進(jìn)一步探究污跡的成因，“景物。二燈夾一燈，一燈即景”。 要形成拖影，首先必須有兩個(gè)光源。 其次，這兩個(gè)光源發(fā)出的光，有一部分被重新拍攝到物體上。 只有滿足這兩個(gè)條件，才能形成涂片。 在光學(xué)上，這種拖影被稱為物體的本影，兩個(gè)光源不重疊的地方產(chǎn)生的陰影比拖影更亮，在光學(xué)上被稱為半影。 從對(duì)拖影現(xiàn)象的描述到對(duì)其成因的分析，墨子完成了對(duì)拖影這一相對(duì)復(fù)雜的幾何光學(xué)現(xiàn)象的研究。
接著，墨子進(jìn)行了小孔成像實(shí)驗(yàn)。 應(yīng)該說，針孔成像并不像現(xiàn)實(shí)生活中的拖尾現(xiàn)象那樣容易觀察，它所需要的條件在某種意義上必須要人為控制。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄。 “到場(chǎng)時(shí)，午有段、經(jīng)昌，言在段。” 這里的景指的是一種形象，上下顛倒，末端是一個(gè)點(diǎn)，也就是畫面上的一個(gè)小孔，五一是交錯(cuò)的意思。 這部經(jīng)清楚地描述了小孔形成倒像的條件和現(xiàn)象。 當(dāng)光線通過小孔時(shí)，可以形成倒像，但圖像有一定的厚度。 經(jīng)文從端部成像的基本條件——小孔進(jìn)一步分析論證了小孔之所以能形成倒像。 ”景。若光入照，則低者入也高，高者入也低。腳遮住下光，故景在上；頭遮住上光，故景在下，遠(yuǎn)有盡頭，有余光，亦在舊景庫內(nèi)”。 他明確強(qiáng)調(diào)，光線進(jìn)入小孔與箭入是一樣的，光線是直線傳播的。 物體通過小孔產(chǎn)生的像像倒像，從物體高處入射的光到達(dá)墻底，從物體低處入射的光到達(dá)墻頂. 人的腳在下面，遮住了下面的光，所以腳的影子形成在墻的上方，人的頭在上面，遮住了上面的光，所以頭的影子形成在墻的下面。 他還解釋了圖像的大小與物體傾斜度和光源距離的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)如果物體傾斜或光源遠(yuǎn)，影子就會(huì)長(zhǎng)而細(xì)； 光源之間。 墨子分析說，小孔形成倒像的原因有兩個(gè)，一是小孔穿過屏幕，二是直線光線。 “遠(yuǎn)有盡頭光，亦在舊景庫”，“苦，易也”。 內(nèi)是指隔斷上方的影壁，Ku是指倒轉(zhuǎn)，因?yàn)楣饩€從小孔中穿過，物體就變成了屏內(nèi)的影子，在屏上變成了倒像。
墨子對(duì)平面鏡、凹面鏡、凸面鏡等進(jìn)行了相當(dāng)系統(tǒng)的研究，得到了幾何光學(xué)的一系列基本原理，是非常有價(jià)值的。 他強(qiáng)調(diào)，平面鏡產(chǎn)生的是大小相同、距離對(duì)稱的像，只是左右顛倒了。 如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的平面鏡面對(duì)面，相互照耀，就會(huì)發(fā)生反復(fù)的反射，產(chǎn)生無數(shù)的影像。 凹面鏡成像是在“中”內(nèi)成正像，遠(yuǎn)離“中”成像大，靠近“中”成像小，它和“中間”的物體一樣大； 另外，產(chǎn)生的是倒像，近的“中”像大，遠(yuǎn)的“中”像小。 凸面鏡只產(chǎn)生正像，近處的像大，遠(yuǎn)處的像小。 這里的“中”就是球面鏡的中心。 墨子雖然至今還分不清中心和焦點(diǎn)的區(qū)別，混淆了中心和焦點(diǎn)，但他的推論與現(xiàn)代球面鏡的成像原理基本一致。
《墨經(jīng)》八篇光學(xué)篇的順序符合科學(xué)意義，將它們組合起來形成了一部邏輯結(jié)構(gòu)比較完整的光學(xué)專著。 第一列描述了影子和物體之間的關(guān)系。 第二篇講解影子與光源的關(guān)系。 第三篇闡述了小孔形成倒像的現(xiàn)象和原理。 前三個(gè)是光線性傳播的基本現(xiàn)象。 第四句解釋光的反射。 第5條解釋了影子大小與光源與物體夾角的關(guān)系。 第六條表明，圖像的大小與光源與物體的比例和距離有關(guān)。 第6條和第8條說明了凸凹鏡面的成像問題。 《墨經(jīng)》這八部光學(xué)經(jīng)從光的直線傳播的基本現(xiàn)象出發(fā)，論述了光源、物體、影子的關(guān)系，研究了各類鏡子的成像。 從科學(xué)論文的角度來看，這種論證順序是合乎邏輯的。 這充分展示了墨子的科學(xué)理論思維能力，表明墨子有意識(shí)地從理論構(gòu)成的角度分析和掌握各種經(jīng)驗(yàn)材料。
（未完）