小孔成像实验——倒立的人影

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小孔成像实验——倒立的人影

2017-01-03 作者: xuzhiping 浏览: 4012 次

摘要: 墨子是墨家学派的创始人,姓墨名翟。约公元前468年,墨子出生在鲁国一个手工业者家庭。当时的工匠处于官府的严格控制之下,隶属和服务于官府,社会地位十分低下。墨子从小承袭了木工制作技术,由于他的聪明巧思,他成为一位高明的木工匠师和杰出的机械制造家。他精通手工技艺,...

墨子是墨家学派的创始人,姓墨名翟。约公元前468年,墨子出生在鲁国一个手工业者家庭。当时的工匠处于官府的严格控制之下,隶属和服务于官府,社会地位十分低下。墨子从小承袭了木工制作技术,由于他的聪明巧思,他成为一位高明的木工匠师和杰出的机械制造家。他精通手工技艺,可与当时的巧匠鲁班相比。墨子主张“兼爱”、“非攻”,墨子学说对当时思想界影响很大,逐渐形成了墨家学派。

墨家学派所著的《墨经》,记载了我国古代在物理学上的卓越成就,尤其在光学方面,是世界上最早的几何光学著作。

有一次,墨子和他的几个学生做了一个实验。他们在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,然后让一个人对着小孔站在屋外。这时,一个奇怪的现象发生了:墙上出现了一个倒立的人影。这个就是世界上最早的小孔成像实验。

“人的影子为什么会倒立呢? ”墨子百思不得其解。后来,经过长期的研究,墨子对此提出了精辟的解释:

这是因为光线像射箭一样,是直线行进的。人体下部挡住了直射过来的光线,穿过小孔,成影在上边;人体上部挡住直射过来的光线,穿过小孔,成影在下边,就成了倒立的影。他还指出,人的位置离墙壁由远及近,暗室里的影也由小变大,倒立在墙上。这是人类历史上第一次对光直线传播的科学解释。

深秋的一天,天空晴朗,园子里的小鸟在枝头叽叽喳喳,飞逐嬉戏,影子在树间婆娑晃动。墨子出来散步,却一直在思考关于光的传播实验。这时,他突然看见地上小鸟的影子在飞舞。

“难道影子会动吗?”这个问题使墨子陷人了沉思。他不动声色地站在树荫下,经过仔细观察,墨子发现,那飞翔着的小鸟,它的影子看上去在飞动着,其实那只是假象。小鸟的影子根本没有飞动。墨子由此得出结论:光被遮挡就会产生投影,而物体的投影,并不跟随物体一起移动。他还指出,飞鸟遮住了直线前进的光线,形成了影子。在一瞬间,因为飞鸟移动了位置,原来光线照射不到的地方,所以旧影就消失了,而在新的地方,则会出现新的影子。也就是说,小鸟在飞翔中,它的影子并不跟着移动,而是新旧投影的不断更新。

这就是墨子在两千多年前给出的物体和投影间的关系。如此旧影消失,新影生成的过程连续进行的发现预示了照相和电影拷贝的技术发明。

后来,墨子和他的学生把这些实验和理论详细地写进了《墨经》,使这部巨著成为当时世界上最高水平的自然科学论著。墨子在书中还提出了平面镜、凹面镜和凸面镜等成像的理论。

在两千多年前,能深入细致地研究光的性质,做出正确解释,的确是难能可贵。尤其是他的小孔成像理论,既是世界上最早的光的直线传播的科学描述,也是世界上最早的小孔成像的正确阐释,为照相机、录像机、放像机等现代高科技仪器等的发明创造,奠定了理论基础。

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