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古人制造了哪些光学仪器?

归档日期:08-09       文本归类:光学侦察器材      文章编辑:爱尚语录

  凡是利用光学原理进行观察或测量的装置,叫做“光学仪器”。我国古代劳动人民根据平面镜、球面镜及透镜具有的奇特现象制作了许多光学仪器。

  我国古代曾经制造了世界上最早的光学仪器铜镜和潜望镜。随着对凸面镜和凹面镜的认识,后来又进行了眼镜、望远镜、显微镜、探照灯等光学仪器的研制。

  唐开元年间中秋之夜,唐明皇李隆基邀请申天师及方士罗公一同赏月。3个人赏月把酒言欢之际,唐明皇心悦,想到月宫游历一番。

  于是,申天师做法,方士罗公远掷手杖于月空,化作一座银桥,桥的那边是一座城阙,横匾上书:广寒清虚之府。

  唐明皇踏银桥升入月宫,见仙女数百,婀娜多姿,翩翩起舞与广庭之上,看得皇上如痴如醉。他原本精熟乐律,闻听仙乐优美,便默记曲调,决定在他的皇宫奏出此曲。

  回到人间后,唐明皇即令主管宫廷乐舞的官员依此整理出一首优美动听,仿佛天外之音的曲子,配上宫廷舞女的舞姿,即为著名的《霓裳羽衣曲》。

  唐王游月宫的传说成为了流传千古的佳话;月宫也因此有“广寒宫”之称。辽代时期铸有“唐王游月宫镜”,以纪此事。此镜是我国古代人物故事镜中的杰作。现已被考古工作者发掘,成为出土文物了。

  此镜直径21.8厘米,厚0.75厘米,重达1460克,纹饰采用高浮雕和线雕相结合。

  硕大的铜镜镜体犹如一轮满月,高低起伏的纹饰之间仿佛映现月中寒宫;月宫的楼阁时隐时现,摇曳的桂树在月影中晃动着枝头;捣药的玉兔分外高兴,迎客的金蟾舒展着身躯;随风的流云,弯曲的月桥,桥下水潭中现身的神龙跃跃欲试;驾云而来的唐王。好一派天上仙境,人间胜景,让人不能不感叹古人的智慧和独具匠心的铸造工艺。其实,我国在3000年前就制造和使用了铜镜,并且很早就对光的反射有深刻的认识。

  我国古代造镜技术非常发达,并且对各种镜子成像原理有深入的研究。早在先秦时期,我国就已经使用铜镜,至今仍被人们看做世界文明史上的珍品。

  除了铜镜外,古人还利用平面镜反射的原理,制成了世界上最早的潜望镜。西汉时期淮南王刘安《淮南万毕术》一书中,有“取大镜高悬,置水盆于下,则见四邻矣”的记载。这个装置虽然粗糙,但是意义深远,近代所使用的潜望镜就是根据这个道理制造的。在利用平面镜的同时,人们又发现了球面镜的奇特现象。球面镜有凹面镜和凸面镜两种。

  认识凹面镜的聚焦特性,利用凹面镜向日取火,在我国有悠久的历史。在古代,我国把凹面镜叫做“阳燧”,意思就是利用太阳光来取火的工具,这是对太阳能的最初利用。

  早在春秋战国时期,墨翟和他的学生就对凹面镜进行了深入研究,并且把他们的研究成果,记载在《墨经》一书中。

  他们通过实验发现,当物体放在球心之内时,得到的是正立的像,距球心近的像大,距球心远的像小。当时墨家已经明确地区分焦点和球心,把焦点称作“中燧”。墨家对凸面镜也进行了研究,认识到物体不管是在凸面镜的什么地方,都只有一个正立的像。宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中总结古代铸镜的技术说:如果镜大,就把镜面做成平面;如果镜小,就把镜面做成微凸,这样镜面虽然小,也能照全人的脸。

  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。他指出四镜“聚光为一点”,并把这点叫做“碍”,就是近代光学上所谓“焦点”。

  由于我国古代没有应用玻璃,对于透镜的知识比较差。但是具有聪明才智的我国古人,通过特殊的方法,还是认识到了凸透镜的聚焦现象。

  晋代的科学家张华在其所著的《博物志》一书中说:“削冰命圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”这可以说是巧夺天工的发明创造。冰遇热会融化,但是古人把它制成凸透镜,利用聚焦,来取得火。这看起来是不可思议的,但是事实上是可能的。从这里可以看出,当时对凸透镜的聚焦已经有充分的认识。

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