第四节 光学知识

反射和折射

隋唐时期，对于利用多枚平面镜多次反射成像的现象进行了许多讨论。唐初，陆德明在《经典释文》里，注解《庄子》“天下”篇时指出：“鉴以鉴影，而鉴亦有影，两鉴相鉴，则重影无穷。”可以看出，当时对两枚平面镜之间的反复成像已有充分认识。至五代南唐时，谭峭的认识更进了一步： “以一镜照形，以余镜照影。镜镜相照，影影相传。不变冠剑之状，不夺黼黻之色。是形也，与影无殊；是影也，与形无异。乃知形以非实，影以非虚， 无实无虚，可与道俱。”①这里谭峭不仅指出了“影”（即像）可在镜中再次成像，因而“影影相传”，会有无穷多的像生成；而且进一步指出了平面镜所成之像与物完全相同，“形”“与影无殊”、“影”“与形无异”，因而无穷多个像也是完全相同的。

谭峭所撰《化书》中还有一段话：“小人常有四镜：一名圭，一名珠， 一名砥，一名盂。圭，视者大；珠，视者小；砥，视者正；盂，视者倒。观彼之器，察我之形，由是无大小，无短长，无妍丑，无美恶。”②这段话无疑也与光学成像有关。目前对它有两种不同的解释。一种观点认为这里所说的“四镜”是四种面镜，叙述的是人或物经这四种面镜反射后所生成像的情况。圭为凹面柱状镜，得到放大的虚像；珠为凸球面镜，得到缩小的虚像；砥为平面镜，生成正立的像；盂为凹球面镜，生成倒立的像。①另一种观点认为“四镜”是四种透镜，圭、珠、砥、盂分别为双凹、双凸、平凹、平凸透镜，叙述的是人或物经这四种透镜折射后所生成像的情况。②

色散与虹

从古代起人们就注意到自然界的色散现象，如虹，并试图解释其成因。到了隋唐时期，这方面的认识有了很大的进步。唐初，孔颖达的《〈礼记〉注疏》中写道：“若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”可见当时对虹生成的情况已经观察得极为细致，结论十分科学，粗略地揭示出虹的成因。这种认识很可能被人们普遍接受，所以常见诸于唐代的诗赋题咏中，如“日影化为虹”

（陈润：《赋得浦外虹》）；“日照虹霓似”（张九龄：《湖口望庐山瀑布》） 等。唐代张志和在《玄真子》中，除明确指出“雨色映日而为虹”之外，还写到“背日喷乎水成虹霓之状”③。这是人们有意识地进行的日光色散实验， 它直接模拟了虹霓现象，表明了当时人们已了解虹霓现象人为产生的方法。

① 《化书》卷一《道化·形影》。

② 《化书》卷一《道化·四镜》。

① 参阅王锦光、洪震寰：《中国光学史》第 100—102 页，湖南教育出版社， 1986 版。

② 参阅 JosephNeedham，ScienceandCivilisationinChina， Vol.4， Part I，P.117。

③ 《玄真子》涛之灵。