善用光學 魅力無窮
圖:皮影戲是一種民間藝術,光與影完美結合,變幻莫測,維妙維肖,深受民眾喜愛
有了光,才有生命。光學是現代科學十分重要的一環,中國古代在這一領域作出了重大貢獻。
早在3000多年前,中國就出現了青銅鏡,對於光的反射有深刻認識。墨子時已知道光在凹面鏡或透鏡之前會聚焦,亦知道「臨鏡而立,景到(倒)」,物體經過凹面鏡的反射,所成的影像是倒置的。《墨經》是世界上最早對幾何光學進行系統論述的典籍,書中論述了影的形成、光的直線進行、小孔成像、凹凸面鏡成像等現象,比古希臘歐幾里德(約公元前330-275)的光學記載早百餘年。
宋代沈括進一步發展《墨經》關於凹凸鏡的知識。《夢溪筆談》指出,古人造鏡「鑑大則平,鑑小則凸」,大鏡子鑄成平的,小鏡鑄成凸的,因凹鏡面照出的影像大些,凸鏡面則小些。故小鏡稍凸,才能照出人臉全像。對於鏡面曲率與鏡面大小關係的分析十分進步。
利用平面鏡反射的原理,中國製成了世界上最早的「潛望鏡」。漢代《淮南萬畢術》記載「取大鏡高懸,置水盆於下,則見四鄰矣」。透過鏡與水的反射,觀望戶外景物,裝置雖然粗糙但意義深遠,近代的潛望鏡就是根據這個道理製造的。
虹是一種大氣光學現象,古人對此也早有探討。唐初孔穎達提出「若雲薄漏日,日照雨滴則虹生」,說明虹產生的條件是薄雲、日照和雨滴。唐人張志和其後還進行了人工造虹的試驗,「背日噴呼水成虹霓之狀」,並指出要看到虹必須「背日」,若面對太陽就看不到。
光影世界,魅力無窮。中國很早就利用光的性質,發明了皮影戲,利用燈光把獸皮或紙板製成的人物剪影照射在白色的影幕上,配合音樂、唱白來表演戲劇故事。皮影戲到宋代非常盛行,後來傳到西方,引起轟動,在中國乃至世界上擁有很高的藝術價值。
(古代科技·八)余正