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      古代物理學——燈和鏡

      佚名 2025-03-26 11:30:55

      在人類的早期,唯有太陽能給人帶來光與熱

      。天空中一個最大的發(fā)光體“日”和一個最近的反光體“月”就成為明亮的象征,“明”字就是由它們二者構成的。原始社會時期,火的發(fā)明是最偉大的科學革命,它的意義不亞于近代的蒸汽機和本世紀的原子能。有了人工產生的火,才能有燈具的問世
      。最原始的燈大概就是燃燒著的一根樹枝或一束植物的根莖。但是它們的發(fā)光不穩(wěn)定
      ,燃燒速度太快
      。又經過一段歷史時期,人們才發(fā)現
      ,燃燒松樹條是較好的燈
      ,因為它含有較多的松脂。近年考古工作者在六盤山余脈發(fā)現了幾處新石器文化時期的窯
      ,其中一個最大的窯洞壁上有50多處火苗狀燒土
      。經過分析研究與模擬實驗,證明這些壁上燒土就是古代人用燈的遺跡
      。其燈具很可能就是油松木條
      。在一個窯洞里同時點上50多支油松燈,其壯觀與明亮程度是可以想象的
      。這種松枝燈迄今還在少數偏僻農村中使用
      。西周時期,像松枝燈一類的燈
      ,被稱為“庭燎”
      。那時的民歌唱道:“夜為何這么黑?夜還未盡天未亮
      。庭燎照得屋內亮堂堂?div id="m50uktp" class="box-center"> !睋糯苏f
      ,庭燎就是木質火炬;或者是用布條捆束的一把蘆葦
      ,在蘆葦空心處灌以蜜蠟
      。后者,已是很進步的燈了
      。后來的“膏燭”
      、“蠟燭”等名詞大概源于此。先秦時期
      ,出現了油燈
      ,考古發(fā)掘出的各種燈具就是證明。據記載,秦始皇墓中的燈油是鯨魚膏
      。漢代巧匠丁緩發(fā)明了“常滿燈”
      。據說,這種燈具能自動添油
      。在河北滿城2號墓發(fā)掘的西漢“長信宮燈”
      ,具有可裝卸的活動燈座、燈盤和燈罩
      。燈盤可以轉動
      ,燈罩可以開合,從而可隨意調節(jié)燈光的亮度和照射方向(圖4-1)
      ?div id="m50uktp" class="box-center"> ?梢哉f,人造光源在公元前2世紀已達到相當高的水平

      圖4-1滿城西漢墓“長信宮燈”(摹繪)上述光源都是火光

      ,是熱光源。中國古代人還發(fā)現了各種冷光:天然的各種冷光物質的發(fā)光
      ;山間樹叢中的磷光
      ,俗名“鬼火”。螢火蟲在夜間的發(fā)光
      ,被古代人所利用
      。將許多螢火蟲裝進薄紗制成的燈籠中,頗具“有火之用
      ,無火之熱”的光源
      ,在古代的筆記小說中描寫了窮苦學生發(fā)奮讀書的許多故事,其中就講到他們無錢買油
      ,聚螢蟲以為燈
      ,徹夜攻讀而功名成就。在鏡子的歷史上
      ,最原始的一種鏡子當為池
      、沼、湖
      、泊中的水面
      。從原始社會起,美的觀念至少促使人們在河池旁對水尋影
      ,梳妝打扮
      。自從陶器發(fā)明后,就有了水鏡
      ,古書里寫為“水監(jiān)”
      。只要在陶盆里裝上水
      ,就成為一面相當好的反射鏡。青銅平面反射鏡在我國的出現可以追溯到齊家文化時期
      ,即公元前3600年以前
      。考古發(fā)現了這個時期的兩面銅鏡
      。從殷商青銅盛世起
      ,銅鏡在我國日益普遍。西周金文中有帶“金”字旁的“”字或“鑒”字
      ,它表明這時期的鏡子是用金屬制成的
      。當時青銅平面鏡已成為詩人筆下的描寫對象。西周的民歌《柏舟》唱道:“我心不比青銅鏡
      ,是好是歹都留影
      。”值得提出的是
      ,在殷墟五號墓中發(fā)掘出四面銅鏡
      。其中之一,鏡面微微凸起
      。在安陽侯家莊1005號墓中也發(fā)現了一面微凸的銅鏡
      。可見
      ,凸面鏡在我國也已有3000多年的歷史了
      。我們知道,凸面鏡成像是正立的縮小的像
      ,因此
      ,小鏡面也可以照較大范圍內的物體,在實用上省料輕巧
      ,便于攜帶
      。西周時期,凹面鏡普遍稱為“陽燧”(又稱火鏡)
      ,利用它可以對日取火
      。它在那時已成為生活用品之一。人們外出
      ,身上必帶陽燧
      ,如同今天攜帶火柴或打火機一樣時行
      。除了青銅平面鏡
      、凸面鏡、凹面鏡之外
      ,人們還發(fā)現了某些日常用品的光潔表面也可當做鏡子
      。西漢人發(fā)現光滑的金屬杯可以照出人像
      ;北齊劉晝發(fā)現“鏡形如杯”,縱看人面長
      ,橫看人面短
      ;王充發(fā)現刀劍的彎月面可以當作陽燧使用。漢代人還發(fā)明了一種奇妙的青銅反射鏡
      ,用它的鏡面對陽光照射
      ,反射到墻面的光斑中卻出現了該鏡背面的紋飾和文字,古代人稱它為“透光鏡”
      。(見插頁圖4西漢透光鏡)該鏡傳播到日本后被稱為“魔鏡”
      ,而近代西方人稱它為“不等曲率鏡”。大約從殷商到西周時期
      ,中國人已制造了玻璃
      。考古發(fā)掘出那時墓葬中的一些小型的隨葬玻璃器物
      。西漢劉勝墓中出土有玻璃盤和耳杯
      。但是,玻璃在中國古代并未得到充分發(fā)展
      ,透明度差的琉璃以及色彩斑斕的料器卻得到充分的發(fā)展與應用
      。與此相關的是,有關透鏡及折射的知識在古代中國的記載也就較為罕見
      。雖然如此
      ,聰明的古代中國人不僅以天然水晶制造了種種透鏡,而且還在世界上最早發(fā)明了冰透鏡
      ,也就是用天然冰塊作成的透鏡
      。古代人還用這樣的透鏡在陽光下聚焦取火。冰透鏡在中國的出現比歐洲早十幾個世紀
      。隨著西方眼鏡傳入中國
      ,眼鏡業(yè)在中國興起。十七八世紀時
      ,中國的一批光學儀器制造師制造了種種鏡子
      ,如千里眼(望遠鏡)、察微鏡(顯微鏡)
      、萬花鏡(萬花筒)
      、瑞光鏡(探照燈)等等。燈與鏡是光學實驗的物質基礎
      。它們的發(fā)展導致了中國古代光學的諸多成就

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