对针孔成像和影的认识

公元前 4 世纪，墨家就做过针孔成像的实验，并给予分析和解释。《墨经》中明确地写道：“景到（倒），在午有端，与景长，说在端。”这里的“午”即小孔所在处。这段文字表明小孔成的是倒像，其原因是在小孔处光线交叉的地方有一点（“端”），成像的大小，与这交点的位置有关。从这里也可以清楚地看到，古人已经认识到光是直线行进的，所以常用 “射”来描述光线径直向前。

北宋的沈括在《梦溪笔谈》中也记述了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。然后在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，沈括用光的直进的道理来解释所观察到的结果：“鸢东则影西，鸢西则影东。”

墨家利用光的直线传播这一性质，讨论了光源、物体、投影三者的关系。《墨经》中写道：“景不徙，说在改为。”“光至，景亡。若在，尽古息。”说明影是不动的（“景不徙”），如果影移，那是光源或物体发生移动，使原影不断消逝，新影不断生成的缘故（“说在改为”）。投影的地方，如果光一照，影子就会消失（“光至，景亡”），如果影子存在

（“若在”），表明物体不动，只要物体不动，影子就始终存在于原处（“尽古息”）。

墨家对本影、半影也作了解释。《墨经》中有这样的记载：“景二，

说在重。”“景二，光夹。一，光一。光者，景也。”意思是一物有两种投影（本影、半影），说明它同时受到两个光源重复照射的结果（“说在重”，“光夹”）。一种投影，说明它只受一个光源照射，并且强调了光源与投影的联系（“光者，景也”）。与此相连，墨家还根据物和光源相对位置的变化，以及物与光源本身大小的不同来讨论影的大小及其变化。