古代光學 3.
絕無僅有的成像實驗
小孔成像是用一個帶有小孔的板遮擋在屏幕與燭之間，屏幕上就
會形成燭的倒像的現象。如果前後移動中間的板，像的大小也會隨之發生變化。古代人民從大量的觀察事實中認識到光是沿直線傳播的，並通過小孔成像實驗證明了光這一性質。這在世界上是絕無僅有的。小孔成像在我國研究曆史久遠，前後沿續近2000年，最早涉及該現象的當屬先秦時期的墨家，墨家以研究自然現象著稱，在其代表作《墨經》中就記述了小孔成像的現象。
在戰國末期的諸侯國韓國，有一個人請了一位畫匠為他畫一張
畫。畫匠告訴他，這幅畫需要很長時間，因此讓他回家耐心等候。3年後的一天，畫匠終於告訴他，他要的畫現在畫成了。這個人來到畫匠家一看，隻見8尺長的木板上隻塗了一層漆，什麼
畫也沒有。於是，他非常氣憤，認為畫匠欺騙了他。
畫匠說：“請不要生氣，看這幅畫需要一座房子，房子要有一堵高大的牆，再在這堵牆對麵的牆上開一扇大窗戶，然後把木板放在窗上。每天早晨太陽一出來，你就會在對麵的牆上看到這幅圖畫了。”
這個人半信半疑，照畫匠的吩咐修了一座房子。果然，在屋子的牆壁上出現了亭台樓閣和往來車馬的圖像，好像一幅絢麗多彩的風景畫。
尤其奇怪的是，畫上的人和車還在動，不過都是倒著的！這個人端詳著這幅畫，一時間，不知是喜還是憂。
其實，對於倒像現象，此前的墨翟已經通過成像實驗，並對之作出了合理的解釋。
墨翟是春秋末戰國初期著名的思想家、教育家、科學家、軍事家，也是墨家學派的創始人。後來其弟子收集其語錄，完成《墨子》一書傳世。其中就有關於倒像的記述。
墨家的小孔成倒像實驗非常有趣：在一間黑暗的小屋朝陽的牆上開一個小孔，人對著小孔站在屋外，屋 裏相對的牆上就出現了一個倒立的人影。為什麼會有這奇怪的現象呢？
墨家解釋說，光穿過小孔如射箭一樣，是直線行進的，人的頭部遮住了上麵的光，成影在下邊，人的足部遮住了下麵的光，成影在上邊，就形成了倒立的影。
墨家還利用光的這一特性，解釋了物和影的關係。飛翔著的鳥兒，它的影也仿佛在飛動著。對此，墨家分析了光、鳥、影的關係，揭開了影子自身並不直接參加運動的秘密。
墨家指出，鳥影是由於直線行進的光線照在鳥身上被鳥遮住而形成的。當鳥在飛動中，前一瞬間光被遮住出現影子的地方，後一瞬間就被光所照射，影子便消失了；新出現的影子是後一瞬間光被遮住而形成的，已經不是前一瞬間的影子。
對於小孔成像現象，元代天文數學家趙友欽經過精心思索和研究，他設計了一個比較完備的實驗程序。