极大兴趣。为了解开“透光镜”之谜，国内外花了几百年的时间进行研究探索，直到近代才发现，这是由于镜面在制造加工以后，有相对于背面图案的轻微不等的曲率，通过反射产生映出背面的图案。这充分说明了我国古代高超的制镜技术和对光的反射特性的深刻认识。
利用平面镜反射的原理，我国在公元前二世纪前就制成了世界上最早的潜望镜。汉初《淮南万毕术》一书中，有“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣”的记载，这个装置虽然粗糙，但是意义深远，近代所使用的潜望镜就是根据这个道理制造的。
世界上最早的潜望镜。
在利用平面镜的同时，人们又发现了球面镜的奇特现象。球面镜有则面镜和凸面镜两种。
认识凹面镜的聚焦特性，利用凹面镜向日取火，在我国有悠久的历史。在古代，我国把凹面镜叫做“阳燧”，意思就是利用太阳光来取火的工具，这是太阳能的最初利用。早在公元前五世纪，墨翟和他的学生就对凹面镜进行了深入研究，并且把他们的研究成果，记载在《墨经》一书中。他们通过实验发现，当物体放在球心之内时，得到的是正立的像，距球心近的像大，距球心远的像小。当物体在球心之外时，那得到的是倒立的像，距球心近的像大，距球心远的像小。当物体在球心处时，那像在物处，和物大小相等，方向相反。（“景，一小而易，一大而正：说在中之外、年。”“中之内，鉴者近中，则所鉴大，景亦大，远中，则所鉴小，景亦小：而必正。”“中之外，鉴者近中，则所鉴大，景亦大，远中，则所鉴小，景亦小：而必易。”）当时墨家已经明确地区分焦点和球心，把焦点称作“中燧”。
墨家对凸面镜也进行了研究，认识到物体不管是在凸面镜的什么地方，都只有一个正立的像。（“鉴团景一”，“鉴团，就是凸面镜。）像在镜面的另一侧，就是虚像，并且总是比原物体小，只是距中心近的像显得大，距中心远的像显得小。（“鉴者近，则所鉴大，景亦大；其远，则所鉴小，景亦小。”）
我国古代制镜的手工工人在镜子生产中熟练地利用了凸镜的成像特性。宋代沈括在《梦溪笔谈》卷三申总结古代铸镜的技术说：如果镜大，就把镜面做成平面；如果镜小，就把镜面做成微凸，这样镜面虽然小，也能照全人的脸。（“古人铸鉴，鉴大则平，鉴小则凹。凡鉴洼则照人面大，凹则照人面小。小鉴不能全视人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而能全纳人面。”）现在汽车上的反光凸镜、拐弯路口所立的凸镜，也是利用这个原理。
沈括还在前人研究的基础上，正确地表述了凹镜成像的原理。他在《梦溪笔谈》卷三中指出：用手指放在凹面镜前成像，随着手指和镜面的距离远近移动，像就发生变化。沈括用这个事例说明了凹面镜成像和焦点的关系。当手指迫近镜面的时候，得到的是正立的像；渐远就看不见像，这就是因为手指在焦点处不成像；超过了焦点，像就变成倒像。他指出四镜“聚光为一点”，他把这点叫做“碍”，就是近代光学上所谓焦点。他并且用窗隙（小孔成像）、摇橹的小支柱、腰鼓的最细处来比拟，生动又形象他说明了凹面镜产生倒像的道理。（“阳隧照物皆倒，中间有碍故也。”“如人摇橹，桌为之碍故也。”“又如窗隙中楼塔之影，中心为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。”“阳隧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之，本末相格。”）
现在我们知道，平行光径凹面镜反射后聚焦于焦点，它的成像有如下几种情况：当物体处在球心以外时，那得到的是倒立的实像，像小于物体；当物体在球心处时，像和物在同一位置，大小相等，方向相反；当物体在球心和焦点之间时，像是比物体大的倒立实像；当物体在焦点处时，由于通过焦点的光经球面镜反射以后成平行光，就不成像；当物体在焦点之内时，得到的是虚像，像比物体大。凸面镜却不能成实像，不论物体在镜前什么地方，都是正立的虚像，像总比物体小。
光从空气中进入透明的物质，会发生折射现象，这个事实人们很早就已经发现了。例如，我们把筷子斜插到水中，就会看到筷子好像折断似的，就是由于光的折射的缘故。由于我国古代没有应用玻璃，对于透镜的知识比较差。但是具有聪明才智的我国古代人民，通过特殊的方法，还是认识到凸透镜的聚焦现象。一千多年前晋代的张华著的《博物志》一书中说：“削冰命圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”这可以说是巧夺天工的发明创造。冰见到了热会融化，但是古人把它制成凸透镜，利用聚焦，来取得火。这看起来是不可思议的，但是事实上是可能的。从这里可以看出当时对凸透镜的聚焦已经有充分的认识，而这认识的得来是要经过多次反覆实验，付出很大代价的。
彩虹，长期以来人们写下了大量优雅的诗句来赞美它。对于彩虹的成因，我国古代也早有所探讨。大约一千五百年前，唐初的孔颖达（574—648）就提出了“若云薄漏日，日照雨滴则虹生”。这段描述是很深刻的，这说明了虹产生的条件是薄云、日照和雨滴，表明了虹是日光照射雨滴所产生的自然现像。八世纪中叶，张志和（约730—约810）还进行了人工造虹的试验。他背向太阳喷出小水珠，就观察到了类似虹霓的情景，这就证实了虹的产生是阳光通过水滴的结果。他并且指出，要看到虹必须“背日”，如果面对太阳就看不到。沈括在去我国北方契丹的途中，亲自实地考察了虹，也说明了对着太阳看不到虹，只有背向太阳才能观察到彩虹。沈括在《梦溪笔谈》卷二十一中记这件事的时候，还引述了当时精于历数的孙彦先的话：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之，”来解释虹的成因。南朱的朱高在前人的经验基础上，也提出过“虹非能止雨也，而雨气至是已薄，亦是日色散射雨气”的话，说虹往往出现在雨过初晴的时候，并不是虹能止雨，而是这时雨气已经很薄，日光散射雨气的结果。孙彦先、沈括、朱熹等用“雨中日影”、“日色散射雨气”等来解释虹的成因，就成虹的具体过程来说，是不精确甚至是错误的，因为现在知道是日光在雨滴中经过两次折射和一次（或二次）全反射产生色散的结果，但是在当时条件下，能对虹的成因提出这样的解释，是有可取之处的。
宋代的时候，人们经过长期的观察，还明了早晨和傍晚的红霞是由于太阳斜照的结果。当时有人用“斜日明霞，残虹分雨”的诗句，生动而精炼地描述产生明霞和彩虹的天空环境条件。
在认识水滴能产生五颜六色的彩虹的同时，我国至迟在公元十世纪，就发现了天然的透明晶体经日光照射以后也会出现五色光，因而把这种天然透明晶体叫做“五光石”或“放光石”。后来人们认识到透明晶体是六棱形的，“就日照之，成五色如虹霓”。把日光照射透明晶体产生的色散现象和虹霓现象联系起来，这在今天看来也是正确的。
这些关于日光通过水滴和晶体会产生色散现象的论述，虽然还很原始和粗糙，但是在人类认识光的性质的历史过程中是有重要意义的。它表明人们已经对光的色散现象从神秘中解放出来，知道它只是一种自然现象。这是对光的认识的一大进步。到了十六世纪中叶，牛顿通过三棱镜把日光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，说明了白光是由这七色光复合而成的。后来人们又了解到，光在通过透明物质的时候，由于各色光的波长不同，折射率也不一样，红光折射率最小，依次递增，紫光折射率最大，因此出现七色的光谱，终于解开了虹和五光石之谜。
随着近代和现代科学的发展，人们对光的认识早已远远超出了几何光学的范围。现在人们已经知道了可见光是波长从四百到七百七十纳米（一纳米等于十亿分之一米）之间的电磁波，在它两端还有看不到的紫外线和红外线，再向外扩展就是各种射线和无线电波。对光的本质的认识已经深入到原子的内部结构，已经知道光是由于原子内部运动变化产生的，并且对光的各种特性已经有深刻的了解，如波粒二重性、偏振等。在对光的本质认识深化的同时，人们制造了各种各样的工具来利用光的特性。目前光学已经在工农业生产、国防建设和科学研究中广泛应用，近几年来激光技术的发明展现了光的应用的广阔前景。人类的认识是没有止境的，对光的认识和应用将会不断发展，开拓更广阔的前途。
中国古代光学成就[2/2页]