10 小孔成像
小孔成像是初中課本中一個(gè)重要的物理實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)最早見(jiàn)于《墨經(jīng)》：“景到，在午有端與景長(zhǎng)，說(shuō)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，在遠(yuǎn)近有端與于光，故景庫(kù)內(nèi)也。”意思是：景像倒立，在于光線交錯(cuò)處有一點(diǎn)狀小孔，同時(shí)，影像與物體有一定長(zhǎng)度(距離)。因?yàn)辄c(diǎn)狀小孔極小。影像：光線照到人身上，象箭射入小孔一樣。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。人足在下遮蔽著下光，所以腳的影像映在壁的上方;人頭在上遮蔽著上光，所以頭的影像映在壁的下方。由于在物體的遠(yuǎn)處或近處有一點(diǎn)狀小孔和物體被光線直線所射，所以影像倒立在窟孔里面的壁上。
小孔成像實(shí)驗(yàn)記載還有許多，北宋沈括在解釋“陽(yáng)燧照物皆倒”時(shí)就涉及到小孔成像的問(wèn)題：“若鳶飛空中，其影隨鳶而移，或中間為窗隙所束，則影與鳶相違：鳶東則影西，鳶西則影東。”宋末元初的趙友欽還以樓房為光學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)專門研究。元代郭守敬發(fā)明的“仰儀”和“景符”也運(yùn)用了小孔成像原理。
值得指出的是，上面敘述只限于“倒像”，直代清代，鄭復(fù)光才指出影屏上還能形成正像(光斑)的事實(shí)。
11 懸鏡照鄰
《淮南萬(wàn)畢術(shù)》云：“高懸大鏡，坐見(jiàn)四鄰。”高誘注曰;“取大鏡高懸，置水盆于其下，則見(jiàn)四鄰矣。”我們清楚，靜止的水面是光的良好反射面，還在原始社會(huì)，人類就已注意到平靜湖面中的倒影(像)。早在殷商時(shí)代，我國(guó)就已有人利用靜止的盤(pán)水作為照像器具，這種器具叫“水鑒”，即后來(lái)所說(shuō)的“水鏡”。
在懸鏡照鄰實(shí)驗(yàn)中，水盆的作用是把從大鏡反射到水盆水面的光線再反射給人眼，使人能看到宅內(nèi)看不見(jiàn)的宅外景像。很明顯，水盆與大鏡的組合，已構(gòu)成實(shí)驗(yàn)裝置———潛望鏡。中學(xué)課本中的潛望鏡，通常是把兩面玻璃鏡成45°角安裝在“Z”形曲管的轉(zhuǎn)彎處，而上述潛望鏡則沒(méi)有“Z”形曲管，所以人們把它叫做開(kāi)管潛望鏡，它是潛望鏡的鼻祖。
12 杯中顯“影”
“徐州護(hù)戎陳皋供奉，行田間遇開(kāi)墓者，得瑪瑙盂，圓凈無(wú)雕鏤紋，盂中容二合許，疑古酒卮也。陳用以貯水注硯，因間硯之中有一鯽，長(zhǎng)寸許，游泳可愛(ài)。意為偶汲池水得之，不以為異也。后或疑之，取置缶中，盡出余水，驗(yàn)之魚(yú)不復(fù)見(jiàn)。復(fù)酌水滿中，須臾一魚(yú)泛然而起，以手取之，終無(wú)形體可拘。復(fù)不可知為何寶也。余視之?dāng)?shù)矣。”
關(guān)于容器中的顯“影”現(xiàn)象，張英、王士禎在《淵鑒類函》中也有記載：“真率齊筆記云：關(guān)關(guān)贈(zèng)余本明以青華酒杯，酌酒輒有異香在內(nèi)，或有桂花，或梅，或蘭，視之宛然，取之若影，干則不見(jiàn)矣。”由此可知，關(guān)關(guān)贈(zèng)余本明的酒杯不止一個(gè)，且每個(gè)酒杯裝酒后會(huì)顯示出不同圖象。顯然，杯中顯“影”并非偶然，它是人們對(duì)酒杯特意加工后形成的。1979年，山西省侯馬市一工廠科技人員，通過(guò)長(zhǎng)期研究，仿制蝴蝶杯獲得成功，其原理如下：在杯底中央嵌裝一枚凸透鏡，在杯腳里以細(xì)彈簧(游絲)裝上一個(gè)彩蝶，只要杯受微小干擾，彩蝶就能舞動(dòng)。杯中無(wú)酒時(shí)，彩蝶在凸透鏡焦點(diǎn)之外，造成與人眼同側(cè)的實(shí)像，人眼視之很模糊。斟酒入杯后，這層透明的酒成了一枚凹透鏡，凸透鏡與凹透鏡組合成為復(fù)合透鏡。復(fù)合透鏡的焦距比凸透鏡的焦距大，彩蝶便落在復(fù)合透鏡焦距之內(nèi)，造成了放大的虛象，大約位于明視距離處。此時(shí)復(fù)合鏡起放大鏡作用，故人眼很清楚地看到放大了的蝴蝶。因杯拿在手里總要受點(diǎn)干擾，蝴蝶也就翩翩起舞了。古人硯中可能沒(méi)有彈簧，但水面微小的波動(dòng)，足以使鯽“游泳可愛(ài)”。
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