10　小孔成像

小孔成像是初中課本中一個重要的物理實驗，該實驗最早見于《墨經》：“景到，在午有端與景長，說在端。”“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，在遠近有端與于光，故景庫內也。”意思是：景像倒立，在于光線交錯處有一點狀小孔，同時，影像與物體有一定長度(距離)。因為點狀小孔極小。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。由于在物體的遠處或近處有一點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。

小孔成像實驗記載還有許多，北宋沈括在解釋“陽燧照物皆倒”時就涉及到小孔成像的問題：“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實驗室進行過專門研究。元代郭守敬發(fā)明的“仰儀”和“景符”也運用了小孔成像原理。

值得指出的是，上面敘述只限于“倒像”，直代清代，鄭復光才指出影屏上還能形成正像(光斑)的事實。

11　懸鏡照鄰

《淮南萬畢術》云：“高懸大鏡，坐見四鄰。”高誘注曰;“取大鏡高懸，置水盆于其下，則見四鄰矣。”我們清楚，靜止的水面是光的良好反射面，還在原始社會，人類就已注意到平靜湖面中的倒影(像)。早在殷商時代，我國就已有人利用靜止的盤水作為照像器具，這種器具叫“水鑒”，即后來所說的“水鏡”。

在懸鏡照鄰實驗中，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，使人能看到宅內看不見的宅外景像。很明顯，水盆與大鏡的組合，已構成實驗裝置———潛望鏡。中學課本中的潛望鏡，通常是把兩面玻璃鏡成45°角安裝在“Z”形曲管的轉彎處，而上述潛望鏡則沒有“Z”形曲管，所以人們把它叫做開管潛望鏡，它是潛望鏡的鼻祖。

12　杯中顯“影”

“徐州護戎陳皋供奉，行田間遇開墓者，得瑪瑙盂，圓凈無雕鏤紋，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，長寸許，游泳可愛。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，驗之魚不復見。復酌水滿中，須臾一魚泛然而起，以手取之，終無形體可拘。復不可知為何寶也。余視之數矣。”

關于容器中的顯“影”現象，張英、王士禎在《淵鑒類函》中也有記載：“真率齊筆記云：關關贈余本明以青華酒杯，酌酒輒有異香在內，或有桂花，或梅，或蘭，視之宛然，取之若影，干則不見矣。”由此可知，關關贈余本明的酒杯不止一個，且每個酒杯裝酒后會顯示出不同圖象。顯然，杯中顯“影”并非偶然，它是人們對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，通過長期研究，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，在杯腳里以細彈簧(游絲)裝上一個彩蝶，只要杯受微小干擾，彩蝶就能舞動。杯中無酒時，彩蝶在凸透鏡焦點之外，造成與人眼同側的實像，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合透鏡。復合透鏡的焦距比凸透鏡的焦距大，彩蝶便落在復合透鏡焦距之內，造成了放大的虛象，大約位于明視距離處。此時復合鏡起放大鏡作用，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干擾，蝴蝶也就翩翩起舞了。古人硯中可能沒有彈簧，但水面微小的波動，足以使鯽“游泳可愛”。

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