网站首页 / 世界之最 / 正文

世界最早的光学实验 2400年前墨子对光直线传播的揭示

时间:2020-09-26 14:26:29 浏览:173次

世界最早的光学实验是什么时候?光学(optics)是物理学的重要分支学科。也是与光学工程技术相关的学科。狭义来说,光学是关于光和视见的科学,optics词早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。下面就跟360常识网一起具体看看世界最早的光学实验等相关内容。

世界最早的光学实验 2400年前墨子对光直线传播的揭示  第1张

世界最早的光学实验

世界上最早的光学实验,是在2400年前,由我国杰出科学家墨子和他的学生进行的。在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会出现这奇怪的现象呢?墨家解释说,这是因为光线像射箭一样,是直线进行的。人体下部挡住直射过来的光线,穿过小孔,成影在上边;人体上部挡住直射过来的光线,穿过小孔,成影在下边,就成了倒立的影。并且还指出,人的位置离墙壁由远及近,暗室里的影也由小变大,倒立在墙上。这在世界上是对光直线传播的第一次科学解释。

墨子简介

墨子(生卒年不详),名翟(dí),东周春秋末期战国初期宋国人,一说鲁阳人,一说滕国人。墨子是宋国贵族目夷的后代,生前担任宋国大夫。他是墨家学派的创始人,也是战国时期著名的思想家、教育家、科学家、军事家。

墨子是中国历史上唯一一个农民出身的哲学家,墨子创立了墨家学说,墨家在先秦时期影响很大,与儒家并称“显学”。他提出了“兼爱”、“非攻”、“尚贤”、“尚同”、“天志”、“明鬼”、“非命”、“非乐”、“节葬”、“节用”等观点。以兼爱为核心,以节用、尚贤为支点。墨子在战国时期创立了以几何学、物理学、光学为突出成就的一整套科学理论。在当时的百家争鸣,有“非儒即墨”之称。墨子死后,墨家分为相里氏之墨、相夫氏之墨、邓陵氏之墨三个学派。其弟子根据墨子生平事迹的史料,收集其语录,完成了《墨子》一书传世。

世界最早的光学实验 2400年前墨子对光直线传播的揭示  第2张

其他物理学研究

墨子关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支,给出了不少物理学概念的定义,并有不少重大的发现,总结出了一些重要的物理学定理。首先,墨子给出了力的定义,说:“力,刑(形)之所以奋也。”(《墨经上》)也就是说,力是使物体运动的原因,即使物体运动的作用叫做力。对此,他举例予以说明,说好比把重物由下向上举,就是由于有力的作用方能做到。同时,墨子指出物体在受力之时,也产生了反作用力。例如,两质量相当的物体碰撞后,两物体就会朝相反的方向运动。如果两物体的质量相差甚大,碰撞后质量大的物体虽不会动,但反作用力还是存在。

接着,墨子又给出了“动”与“止”的定义。他认为“动”是由于力推送的缘故,更为重要的是,他提出了“止,以久也,无久之不止,当牛非马也。”的观点,意思是物体运动的停止来自于阻力阻抗的作用,如果没有阻力的话,物体会永远运动下去。这样的观点,被认为是牛顿惯性定律的先驱,比同时代全世界的思想超出了1000多年,也是物理学诞生和发展的标志(亚理士多德认为力是使物体运动的原因,没有力物体就不会运动,而停止是物体的本性,这样的观点是符合常人观测的结果的,却是肤浅和错误的)。

关于杠杆定理,墨子也作出了精辟的表述。他指出,称重物时秤杆之所以会平衡,原因是“本”短“标”长。用现代的科学语言来说,“本”即为阻力臂,“标”即为动力臂,写成力学公式就是动力×动力臂(“标”)=阻力×阻力臂(“本”)。此外,墨子还对杠杆,斜面、重心、滚动摩擦等力学问题进行了一系列的研究,这里就不一一赘述。在光学史上,墨子是第一个进行光学实验,并对几何光学进行系统研究的科学家。如果说墨子奠定了几何光学的基础,也不为过分,至少在中国是这样。正如李约瑟在《中国科学技术史》物理卷中所说,墨子关于光学的研究,“比我们所知的希腊的为早”,“印度亦不能比拟”。

墨子首先探讨了光与影的关系,他细致地观察了运动物体影像的变化规律,提出了“景不徙”的命题。也就是说,运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着,其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后,它前一瞬间所形成的影像已经消失,其位移后所形成的影像已是新形成的,而不是原有的影像运动到新的位置。如果原有的影像不消失,那它就会永远存在于原有的位置,这是不可能的。因此,所看到的影像的运动,只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的,并不是影像自身在运动。墨子的这一命题,后来为名家所继承,并由此提出了“飞鸟之影未尝动”的命题。

随之,墨子又探讨了物体的本影和副影的问题。他指出,光源如果不是点光源,由于从各点发射的光线产生重复照射,物体就会产生本影和副影;如果光源是点光源,则只有本影出现。

接着,墨子又进行了小孔成像的实验。他明确指出,光是直线传播的,物体通过小孔所形成的像是倒像。这是因为光线经过物体再穿过小孔时,由于光的直线传播,物体上方成像于下,物体下部成像于上,故所成的像为倒像。他还探讨了影像的大小与物体的斜正、光源的远近的关系,指出物斜或光源远则影长细,物正或光源近则影短粗,如果是反射光,则影形成于物与光源之间。

特别可贵的是,墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜等进行了相当系统的研究,得出了几何光学的一系列基本原理。他指出,平面镜所形成的是大小相同、远近对称的像,但却左右倒换。如果是二个或多个平面镜相向而照射,则会出现重复反射,形成无数的像。凹面镜的成像是在“中”之内形成正像,距“中”远所成像大,距“中”近所成的像小,在“中”处则像与物一样大;在“中”之外,则形成的是倒像,近“中”像大,远“中”像小。凸面镜则只形成正像,近镜像大,远镜像小。这里的“中”为球面镜之球心,墨子虽尚未能区分球心与焦点的差别,把球心与焦点混淆在一起,但其结论与近现代球面镜成像原理还是基本相符的。

世界最早的光学实验 2400年前墨子对光直线传播的揭示  第3张

墨子还对声音的传播进行过研究,发现井和罂有放大声音的作用,并加以巧妙地利用。他曾教导学生说,在守城时,为了预防敌人挖地道攻城,每隔三十尺挖一井,置大罂于井中,罂口绷上薄牛皮,让听力好的人伏在罂上进行侦听,以监知敌方是否在挖地道,地道挖于何方,而作好御敌的准备(原文是:令陶者为罂,容四十斗以上,……置井中,使聪耳者伏罂而听之,审知穴之所在,凿内迎之)。尽管当时墨子还不可能明白声音共振的机理,但这个防敌方法却蕴含有丰富的科学内涵。

猜你喜欢:

评论:

欢迎评论或表达您的观点

热门文章
最新文章-图文
随机推荐
标签列表