教你看懂梦溪笔谈

    这则笔记描述阳燧（古代的一种凹面镜）奇异的成像现象，并用生动的比喻阐述了这些现象产生的原因。从现代物理光学角度看，沈括在文中论及的光学现象主要包括以下几个方面：

    解释了凹面镜倒立成像的原因。沈括以为，阳燧的中间存在一个“碍”，因此照出的物像都是倒立的。这种“碍”是什么东西呢？沈括用船上安橹的小支柱、窗棂的缝隙、腰鼓的最细处作了形象的比喻。实际上“碍”就是现代光学中所讲的凹面镜的焦点。

    分析了小孔成像的成倒影问题。沈括观察了鹞鹰飞翔的情况。如果没有东西阻碍，鹰投射到地面的影子与其本身飞行的方向是一致的，如果受到窗户缝隙的阻碍，则鹰的投影与它的飞行方向相反。沈括同样也把这一现象归结为“中间有碍”的缘故，但究其实质，小孔成像与凹面镜成像是两类不同的光学现象。

    论述了凹面镜所成物像与物体距离的关系。沈括发现，当手指接近镜面的时候，可以看到一个正立的物像。手指后移，移动到一定的位置，物像会突然消失，这一处就是阳燧的“碍”。手指再向后移，消失的物像又重新出现，但已经是倒立的物像了。在这一实验中，沈括论证了物体在凹面镜焦点内、焦点上和焦点以外成像的重要规律。

    其实，早在两千多年前，古人就已经观察到凹面镜、小孔成像等一系列光学现象了。先秦墨家学派的代表著作《墨子》记载：“下者之人也高，高者之人也下，足蔽下光故成影于上，首蔽上光故成影于下。”这是世界上最早有系统的文献记录，已经达到很高的水平。沈括在笔记中论及的问题，正是对前人研究的继续和深入。