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中国古代科学家研究透镜的成就简介 云南省盐津县第三中学 蒋显翠 1.沈括──正确地表述了凹镜成像的原理 沈括是我国历史上最卓越的科学家之一。他精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学；他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家；同时，他博学善文，对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。沈括还在前人研究的基础上，正确地表述了凹镜成像的原理。他在《梦溪笔谈》卷三中指出：用手指放在凹面镜前成像，随着手指和镜面的距离远近移动，像就发生变化。沈括用这个事例说明了凹面镜成像和焦点的关系。当手指迫近镜面的时候，得到的是正立的像；渐远就看不见像，这就是因为手指在焦点处不成像；超过了焦点，像就变成倒像。他指出凹镜“聚光为一点”，他把这点叫做“碍”，就是近代光学上所谓焦点。他并且用窗隙（小孔成像）、摇橹的小支柱、腰鼓的最细处来比拟，生动又形象地说明了凹面镜产生倒像的道理。（“阳燧照物皆倒，中间有碍故也。”“如人摇橹，臬为之碍故也。”“又如窗隙中楼塔之影，中心为窗所束，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。”） 2.孙云球──创造了能架在鼻梁上的眼镜 在宋朝就有人尝试制造眼镜，用天然水晶的折射率来纠正视力。到了元朝，从西域传入了眼镜。明朝曾经出现了一种叫“单照”的用具，其原理类似于现在的放大镜，可以随身携带，但不能架在鼻梁上。明末清初制镜高手、光学仪器制造家孙云球，他从宋朝人研究“眼镜”的往事中得到启发，决定采用水晶作为镜片的原料，进行手工磨制。经过多次试验，孙云球终于掌握了磨片对光的制镜技术，他磨制出了适于60岁以上的老人使用的老花镜，以及适于40岁以上的人使用的少花镜，还有望远镜、近光镜等眼镜品种，让需要者能根据视力的不同而佩戴眼镜，达到清楚视物的效果。孙云球不但依据不同视力缺陷磨制出各种度数的镜片，而且对眼镜的外观形状也进行了较大的改进，使原来只能手拿的单镜片眼镜发展到可以架在鼻梁上的带眼镜腿的双镜片眼镜。除了制造眼镜，孙云球还把磨制成的凸透镜和凹透镜组合在一起，在我国最早制成了望远镜，当时，望远镜被称为“千里镜”。 孙云球还创制了“存目镜（放大镜）”，可以拿在手里看清极细小的东西，以及“察微镜”（显微镜），由放大镜和其他镜子组合而成，能化小为大，明察秋毫。他研制出的“万花镜”（也称“百花镜” ）能化一物为数十、数百；“幻容镜”（类似现在的“哈哈镜”）则能产生令人面目巨变、啼笑皆非的影像。 另外，孙云球还研制出“放光镜”，这是探照灯一类的装置，以凹面镜放大光源后作为反光镜，使光线向一个方向反射，比1779年俄罗斯人库里宾将反光镜放在光源后面制成的“探照灯”早100多年。孙云球还制成了“自然晷”（一种古老的时钟），判定时间十分准确，并且创制了“夜明镜”、“夕阳镜”、“放光镜”、“多面镜”、“鸳鸯镜”、“半镜”、“火镜”等。 后来，孙云球将自己的制镜经验写成了一部书，名叫《镜史》，系统地阐述了制镜的历史、原理和方法。 3.郑复光──中国第一部光学物理专著《镜镜冷痴》 郑复光（1780—约1862年），字元甫，又字瀚香。歙县人。一生专心研究自然科学，在光学、代数学和几何学等方面都进行过探讨，特别在光学实验和光学仪器的制造方面造诣颇深。《镜镜冷痴》一书就是总结其一生光学研究成果的代表作。全书共5卷，对物体的颜色光的直线传播、反射和折射，反射镜和透镜的成像，光学仪器的制造等，都作了比较全面详细的阐述。该书初成于道光十五年（1835年），道光二十六年正式刊出。在《镜镜冷痴》一书中，郑复光还详细介绍了幻灯机的原理，、装置和调制方法，介绍了利用望远镜进行天文观测的各种方法。郑复光的光学研究大大丰富了我国古代科学技术宝库，尤其在思想文化日趋僵化的古代社会后期出现这样的科学著作，十分可贵。 4.邹伯奇──制造了中国第一台照相机 邹伯奇（1819～1869 广东南海人），清代物理学家，对天文学、数学、光学、地理学等都很有研究。他自己动手制作照相机并拍摄照片，并著有《摄影之器记》和《格术补》，专门探讨摄影技艺及理论问题。他曾独立制造了中国第一台照相机，比西方仅仅晚了4年；还曾参与测绘画出中国第一张有经纬线的中国地图，另外还测绘了广东地图、南海县地图、广州城地图、南海各司（相当于镇）地图甚至他所在的浔峰洲（金沙洲所在江岛）地图。 邹伯奇在光学方面也获得显著成就。二十六岁时他写了《格术补》。当中用数学的方法叙述了平面镜、透镜、透镜组等成像的规律；对眼镜、望远镜、显微 等光学仪器的工作原理进行了解释。他对摄影（当时称为照相术）进行了全面的研究，亲自制造了摄影机，用这部摄影机为自己拍摄的照片至今还保存在广州博物馆。他的《摄影之器记》和另一篇文稿论述了光学原理、暗箱制作、感光版制造以及拍摄、冲洗等方法，是我国第一部系统的、全面的摄影著作，当时摄影刚传入中国，这对传播和普及摄影技术起了很大的作用。 邹伯奇独立制造了中国第一台照相机，比西方仅仅晚了4年。他著有《摄影之器记》，对照相机的结构、制作和原理有详细的介绍。邹伯奇先介绍了针孔成像的特点；然后依此原理，在孔处装上可以活动的镜筒和镜头，屏上安白纸，构成了具有调焦功能的简单照相机。 邹伯奇制作的照相机不仅具有调焦功能，而且也具备了光圈功能：“校其收光，得影明朗，乃视天色光暗，加鉴中光限(光圈)，视见形暗。细视实明晰乃合，如太光则浓，太阴则薄。”这里介绍说根据光线条件的不同，使用“加鉴中光限”来控制进入暗箱的光线，这实际上就是今天照相机光圈的功能。邹伯奇韵照相机结构比较完备，基本上具备了今天照相机的一般功能。在制造相机完成之后，邹伯奇又制成感光湿版以及照相用的化学制剂。制作感光湿板必须有严格的技术要求，邹伯奇的制作方法相当原始，这种不成熟的工艺要求势必对感光湿版的质量有相当大的影响，但是这并没有妨碍邹伯奇在获得负片上取得成功。 (责任编辑：admin) |