古代各種鏡利用的原理

在物理上凹鏡和凸鏡都是利用光的折射的原理成像，光學顯微鏡和望遠鏡（包括一部分天文望遠鏡）都是利用光的折射和光的直線傳播原理制成的，放大鏡和顯微鏡是用于觀測放置在觀測人員近處應予放大的物體的凸透鏡。

冰透鏡取火就是凸透鏡把光線聚焦一點原理。

中國認識光的反射原理，也能制造平面鏡，還可以制造凹面鏡，也可以制造凸透鏡，比如琉璃珠的凸透鏡取火珠，還可以做冰透鏡，以上這些原理都應用上了。

在初期階段，人們就對光、影、象的關系有較準確的認識。如戰國時代的公孫龍、莊子、公子牟、墨子，都認為光照射物體所產生的投影，并不屬于物體，因之物體移動，影子并不隨著移動，而只是舊影、新影的交替。

墨子對光的論述共有八條。第一、二、五條，論述影的生成和光與影的關系；第三條論述小孔成象；第四條論述光的反射性能；第六、七、八條，論述平面鏡、凹面鏡、凸面鏡聚光結影的現象與原理。

墨子的門徒用幾何光學的原理解釋墨子所說的象與物上下顛倒、左右相反的現象。后人就是利用了小孔成象的原理，制造出了照相機。墨子的八條，是世界上最早的一部光學著作，比古希臘哲學家亞里士多德(西元前384~322)發現這一現象早一個多世紀。

平面鏡

早在我國古代《墨經》中記載就充分說明了墨家實際上已經認識了光的反射定律，并以此來描述平面鏡成像的原理。

利用平鏡反射原理，中國古代人們在西漢時就制成了世界上最早的潛望鏡。

西漢初年成書的《淮南成畢術》中有這樣的記載：“取大鏡高懸，置水盆于其下，則見四鄰矣．”這個裝置雖然簡單，但意義深遠，它和現代所用的許多潛望鏡原理是一樣的，它是現代的許多潛望鏡和利用反射特性改變光路的各種儀器的祖先．

平面鏡的作用：一是成像，二是改變光的傳播路線。潛水艇上用的“潛望鏡”就應用了平面鏡的兩個作用，改變光的傳播路線和成像。

在某飯店的一個長方形房間里，為了使客人感覺室內寬敞，主人在一面墻上裝了一個與墻等大平面鏡，這是利屬用了 反射 原理達到這一目的的，這樣可以使人感覺房間的大小是原來的 2 倍。

凹面鏡

《論衡·亂龍》“今伎道之家，鑄陽燧取飛火于日，作方諸取水于月。”伎道之家即方士，是懂得以器物取火取水的人。

東漢王充《論衡·亂龍》：“陽燧取火于天，五月丙午日中之時，消煉五石，鑄以為器，乃能得火。” ；

先秦以前冶鐵制作陽燧、方諸，都是凹面鏡，即是《論衡·亂龍》中說的“陽燧取火于天，五月丙午日中之時”，而最遲漢明帝始“取大蜯蛤向月”，用五色之玉（琉璃）“鑄以為器”，這個“五石”五色琉璃可以“仰以向日，則火來至”，說明此時中國已經會凸透鏡取火了。

東漢王充《論衡·率性》：“道人消鍊五石，鑄以為器，磨礪生光，仰以向日，則火來至，此真取火之道也。”

還是道人用五色之玉“鑄以為器”，此“器”即取火的凸透鏡琉璃珠，是玻璃制。

凸透鏡

“齊”是祭祀或典禮所用的器物，因此“火齊珠”可理解為點火器。

《太平御覽》卷八○八引晉呂靜《韻集》：“琉璃，火齊珠也。”

《史記．司馬相如傳》“其石則赤玉玫瑰。”晉灼注曰“玫瑰，火齊珠也。”顏師古曰“火齊珠，南方之出火珠也。”

中國自古就有“陰燧”（方諸）取水，“陽燧”取火的凹凸面鏡啊，換成水晶、玻璃材質以后，變成“凹凸透鏡”了。

冰透鏡

人們常聽說鉆木取火，而用冰是如何來取火的呢？這就是涉及到物理中幾何光學的原理了。光通過兩種媒質的界面時，要發生折射。凸透鏡(會聚透鏡)是一種光學元件，它對光有會聚作用。讓一束平行光通過凸透鏡，光線會聚焦點，即平行光聚焦法。從而使熱量集中到焦點上。如果在焦點處放些易燃物質，易燃品就會燃燒起來。

“鉆冰”取火，就是利用凸透鏡對光的會聚作用。人們取大小適度的一塊冰，首先將冰磨制成一凸透鏡。然后，利用太陽光找到冰凸透鏡的焦點，便可利用此冰凸透鏡引燃火種。這就是所謂“鉆冰”取火的奧妙。

圖 以冰為鏡

況且，在西漢《淮南子·萬畢術》中說了：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”；其后，晉代張華《博物志》中亦有寫到：“削冰令圓舉以向日，干艾于后，承其景則得火，故曰冰臺。”醫家也利用冰制成凸透鏡對日聚焦，以艾承其影取火。這些例子不都說明中國人早就知道凸透鏡原理取火了。

冰遇陽光會熔化，冰透鏡對著太陽確能聚光使艾絨著火，令人懷疑。清代科學家鄭復光(1780~?)根據《淮南子·萬畢術》的記載，親自動手做過一些實驗，完全證實冰透鏡可以取火。他在《鏡鏡冷癡》中寫道：將一只底部微凹的錫壺，內裝沸水，用壺在冰面上旋轉，可制成光滑的冰透鏡，利用它聚集日光，可使紙點燃。

如果中國人不知道的話，從“凹凸面鏡”變成“凹凸透鏡”，就會以為凹面鏡取火，以為凹透鏡也能點火，但是中國分明已經能夠分清楚，能會聚太陽光點火的是“凹面鏡”陽燧和“凸透鏡”的“火齊珠”、“削冰令圓”–削冰取火！

證明中國知道“凹凸面鏡”和“凹凸透鏡”的折射和反射光線是不一樣的，已經能區分兩者，究竟哪種鏡才能夠完成取火！

用“冰”取火的辦法，在西方一部小說里也用到了。在18世紀，法國著名的科幻小說家儒勒·凡爾納在他的小說《哈特拉斯船長歷險記》（1866）中，就有用冰取火的描寫。南極考察隊的隊員們，在丟失火種的情況下，他們面對寒冷和饑餓威脅，開動了腦筋，終于用“冰”重新取得了火種。

【但是，這個小說里的方法歐美居然沒人記得，也沒人去試驗。直到，歐洲是在1905年才算是真正打通了西北航道，穿過了北極地區，到達了太平洋。

成功者是挪威探險家阿蒙森，還僅僅是一個人駕小船完成的，還需要學習在寒冷地區生存的技巧，阿蒙森花費幾年時間與土著因紐特人相處，學習他們在寒冷地區的生存技巧，幾乎借鑒了他們的一切東西。詳細內容請看：《試以“二分二至日”推算鄭和下西洋測南北極時間》】

中國古代神奇的透光銅鏡

明代《七修類稿·奇謔類》：

○透光鏡

周公謹記鮮于伯機有透光鏡一面，映日則背花俱見，凡突處其影皆空。余嘗賦詩也。又謂郝清夫亦有二面，一止透半，一透之不甚分明。紀于《云煙過眼錄》。予意此必鑄時或異，而用銅用藥非常者，殆如唐時揚州所進水心鏡，乃神龍之化耳。據是，則周穆之火斧，能照暗室如晝。始皇之方鏡，能照人五臟。《雙槐歲抄》云：成化甲辰，宿州墾田得鏡，照見農家男女墓中人物，農夫驚異而碎之，亦同也已。

銅鏡的透光效果，就是指將鏡面對著日光和其他光源時，在墻背上可以反映出鏡背的紋飾和銘文。

沈括的《夢溪筆談·器用》

里面有一段話這樣寫：

“世有透光鑒，鑒背有銘文，凡二十字，字極古，莫能讀。以鑒承日光，則背文及二十字，皆透在屋壁上，了了分明。人有原其理，以謂鑄時薄處先冷，唯背文上差厚，后冷而銅縮多，文雖在背，而鑒面隱然有跡，所以于光中現。余觀之，理誠如是。然余家有三鑒，又見他家所藏，皆是一樣，文畫銘字無纖異者，形制甚古。唯此一樣光透，其他鑒雖至薄者皆莫能透。意古人別自有術。”

翻譯成白話文，意思就是：

世界上有種透光鏡，背后有銘文，二十字左右，讀不明白。鏡子反射日光，背后的花紋和文字都投在墻壁上。有的人探索原理，認為鑄造時薄的地方先冷卻，厚的地方冷卻慢，收縮多，花紋雖然在背面，但鏡面似乎有痕跡，所以在陽光中顯現。我觀察，原理應該是這樣。我家其他鏡子也有薄的，但卻不能透光，可能古人自有技術。

沈括記載的是西漢中后期方字昭明連弧鏡中的一種。最完整的昭明連弧銘文為25字：“內清質以昭明，光輝象夫兮日月；心忽揚而愿忠，然雍塞而不泄”；而象征“天圓地方，天地人合一”的則是17字銘文：“內而日清而以而昭而明而光先日而月而”。

圖 西漢中晚期“內清質以昭明”透光鏡

這枚連弧紋昭明鏡，為15字銘文不完整連弧紋昭明鏡，而河南禹州出土的一枚日光連弧銘帶鏡僅8字銘文“見日之光，天下大明”，故而專家定名“日光”鏡。昭明、日光鏡，其寓意有三：一為鏡子材質好，照面猶如日月一般明亮，鏡清如池中水，鏡美如水中花；二比喻太陽、月亮的光輝；三訴說照鏡人鑒容時的感受、愿望。

上海博物館藏有兩枚透光鏡，其中一面銘文為“內清質以昭明”，另一面銘文為“見日之光，天下大明”，透光鏡即由此得名。

目前上海博物館有銅鏡萬枚，能透光的只有4件，皆為漢代產品，十分珍貴。

上海博物館里藏的一面銅鏡，就是當時一種非常流行的鏡型。此鏡直徑12.1厘米，圓鈕，內區有同心圓及八曲連弧紋，外圈刻著文字：“內清以昭明，光象夫日之月不泄。……”其中夾以7個“而”字，共21字。邊緣寬闊，銘文兩邊各有鋸齒紋一周。

不同時期，流行的銅鏡也是有差別的，西漢前期和中期流行草葉紋鏡，到武帝和昭帝時，草葉紋鏡的地位漸為星云紋鏡和連弧紋日光鏡所取代，星云紋鏡鈕座呈圓形，不見草葉紋鏡上的大方格，而且上面也不會有任何銘文；帶座的大乳釘布于四方，其間安排若干小乳釘，乳釘高低錯落，像星云一般燦燦，銅鏡因此得名。

連弧紋日光鏡的內區有一圓連弧紋，鏡緣上的連弧紋則被略去，代之以稍寬的平緣；外區中有一圈醒目的非隸非篆的銘文帶，銘文開頭大都用“見日之光”四字，銅鏡也因此得名。連弧紋昭明鏡圖案與日光鏡其實區別并不大，只是銘文較繁，可以看作是連弧紋日光鏡的繁體。

《太平廣記》記載，隋朝的王度得到一面古鏡，發現將鏡面對準日光，鏡背上的圖案竟然會在日影中出現。宋代周密在其《云煙過眼錄》中提到，如果把透光鏡對準日光，可以看到纖毫無損的鏡背影像。

此外，金朝的麻九疇《賦伯玉透光鏡》和明代郎瑛《七修類稿》，對透光鏡也都作了生動的描述。像宋代的沈括、元代的吾丘衍、明代的方以智、何孟春和清代的鄭復光等，他們也都對銅鏡的透光效應作過許多深入細致的研究。

清代《金石索》中錄有唐代透光鏡一面，銘文曰“透光寶鏡，仙傳煉成”數字。后人注釋：“迎日照之，八卦太極，光映素壁。”

隋唐間的《古鏡記》里有云：隋汾陰侯生，天下奇士也，王度常以師禮事之。臨終，贈度以古鏡，曰；“持此則百邪遠人”。度受而寶之。鏡橫徑八寸，鼻作麒麟蹲伏之象。繞鼻列四方，龜、龍、鳳、虎依方陳布。四方外又設八卦，卦外置十二辰位而具畜焉。辰畜之外，又置二十四字。“……承日照之，則背上文畫墨入影內，纖毫無失”。這大概是我國關于“透光鏡”最早的記載。

此后，在歷代的一些文獻中常可見到有關“透光鏡”的記載與論述。如《巖窟藏鏡》《銅仙傳》《藤花亭鏡譜》《金索》《云煙過眼錄》《間居錄》及《西清古鑒》等，在這些文獻里都說到了從西漢至明代古銅鏡的“透光”效果。

透光鏡的透光效應與原理

唐代《古鏡記》中載：“承日照之，則背上文畫，墨入影內，纖毫無失。”

意思是陽光照在鏡子上，會把鏡子背面的花紋反映在墻上，分毫不差。

圖 透光鏡原理示意圖

其實古人早已注意到透光鏡的奇異，中國古代學者早就對銅鏡的透光效應以及透光現象的成因做過深入的研究。宋代著名科學家沈括曾提出了重要的破解方向

圖 透光鏡與透光鏡圖案（鹿）

宋代沈括在《夢溪筆談》卷19云：“世有透光鑒，鑒背有鉻文，凡二十字。字極古，莫能讀。以鑒承日光，則背文及二十字皆透在屋壁上，了了分明。人有原其理，以謂鑄時薄處先冷，唯背文上差厚，后冷而銅縮多。文雖在背，而鑒面隱然有跡，所以于光中現。予觀之理誠如是”。

沈括注意到了銅鏡在澆鑄后的收縮及凝固過程中，鏡體的薄處先凝固，厚處后凝固，而后凝固部位的收縮率大于鏡體相對薄的部位：較厚的紋飾雖然在鏡背，但從鏡面與紋飾相對映的部位可以隱然看到有縮凹下去的痕跡，這是沈括認為造成銅鏡“透光”的成因所在。

據說，周恩來總理視察博物館時，曾詢問透光鏡的原理，但博物館也不清楚。透光鏡為何能有如此神奇，著實讓當時的研究人員費了一番功夫。

后來，上海博物館的研究人員接到任務后，經歷多次失敗，終于復制成功了透光鏡。經過科學研究證明，透光鏡的訣竅有兩個:一是鑄造的時候邊緣后，中間薄，二是磨鏡的時候，要從邊緣磨起，如果從中間開始，就沒有透光效果。如果早點看到沈括的《夢溪筆談》，可以少走很多彎路。

有專家發現，在磨制鏡面的時候，所有人都是一只手磨鏡，而這只手所按捺的位置，是青銅鏡的中心處——而這種狀態下研磨的銅鏡，無一成功，全都成了廢品。

為了驗證其他方法的可行性，專家們便采用雙手分別按住鏡緣的方式磨鏡，結果令人非常滿意，青銅鏡果然出現了透光的屬性，換句話說，該種磨鏡方式正好契合了青銅鏡中央厚而邊緣薄的特征，也是磨制透光鏡的正確方法。

圖 西漢“見日之光”透光鏡 透光圖案

不過，在董亞巍著《古代“透光鏡”產生“透光”的原理及其復制研究》的論文里，本文作者通過大量實踐證明，古銅鏡的透光效應與鑄態曲率無關，而與銅鏡在加工研磨過程中產生的新的鏡面曲率有關。：

古銅鏡的“透光”效應與鑄造時鏡面毛坯上所產生的曲率無關，古銅鏡的“透光”效應產生于鏡面的后期加工研磨過程中。其鏡面之所以產生曲率使之出現“透光”效果，是因為鏡面被磨至一定的厚度時，由于鏡面各部紋飾的厚度差異所造成的銅液在澆注后的凝固階段產生了不同的金相結構，而不同的金相結構有不同的硬度值；凝固快或疑固早的相對較薄的部位，其合金中δ相含量相對多，其區域的合金硬度值相對較大；凝固慢或疑固晚的相對較厚的部位，其合金中α相含量相對多，其區域的合金硬度值相對較小；在同一個鏡面上的硬度值有大有小，使用同一套工具進行研磨，當磨到一定的厚度時，是必然會產生出曲率來的。而這種新的曲率的產生，是銅鏡合金各部位的硬度值不同所使然。

凹面鏡

1、陽燧、陰燧（方諸）；

目前資料文章：《“陽燧”與“陰燧”–凹凸面鏡》、《“陽燧”、“方諸”與取火》、《 “陽燧”、“方諸”與取水》

2、探照燈。《“凹面鏡”的簡單發展演變：陽燧方諸、探照燈》

凹凸透鏡

凹凸透鏡：是中央部分較厚的透鏡。凸透鏡分為雙凸、平凸和凹凸(或正彎月形)等形式。薄凸透鏡有會聚作用故又稱聚光透鏡，較厚的凸透鏡則有望遠、發散或會聚等作用，這與透鏡的厚度有關。

《火齊珠–凹凸透鏡》

凸凹透鏡的實際應用：

1、照相機；《“凸透鏡”簡單發展演變：攝影、照相機》

2、幻燈機；

3、投影儀；

4、老花鏡；

5、顯微鏡；《中國人的顯微鏡》

6、望遠鏡；《中國人的千里鏡——“望遠鏡”：第一部分》、

《中國人的千里鏡——“望遠鏡”：第二部分》、《中國人的千里鏡——“望遠鏡”：第三部分》

7、近視眼鏡；《“凸透鏡”簡單發展演變：眼鏡》

8、放大鏡。《 “凸透鏡”簡單發展演變：放大鏡》

《中國古代對“凹凸鏡”原理的應用解釋》

不懂凹凸透鏡的原理，不懂凹凸透鏡的制造，那也就無法相應的應用透鏡望遠、發散和會聚的作用來發明各種光學儀器了。

《中國古代眼鏡望遠鏡等的發明家們》、《中國古代的萬花筒》

沈雨梧編《明清科學家》

方以智的三棱晶能把光分成五色，比牛頓分光實驗早30年；孫云球發明探照燈比俄羅斯人制造成探照燈早98年；黃履莊發明世界上第一輛自行車；薄玨制造千里鏡用于發炮比西歐早15年。

再如，《物理小識》中記載煉焦的方法比歐洲開始煉焦早146年；王錫闡天文學研究成果與歐洲古典天文學成果相比，不相上下，中華還略勝；張履祥在《補農書》中總結的小麥移種技術，比海外早300年；戴煦對冪級數的研究成果比法數學家的成果早29年。

【實際上還有更早的資料，不管怎么說，都是中國人先發明創造的，西方根本沒有相應的起源發展演變過程，突然就有了最終的成品，直接一步到位，一步登天！太反常了，抄襲盜竊不需要過程，就如同今天說的彎道超車！】

以上說明，眼鏡、望遠鏡、顯微鏡等的發明，并非一個人、兩個人偶然的發明，在中國是有發展演變過程的。

西方的“發明”故事總是一個人、兩個人偶然就發明出來了，沒有起源發展演變過程，突然就得到了成熟的結果，不符合發展規律。

要是真的是西方“發明”的，它們為什么有了取火鏡的同時不一起“發明”取水鏡呢？！不信西方不想要，因為陽燧陰燧鏡一樣是凹面鏡。只是，它們能夠分辨清楚陽燧和方諸的區別嗎，對于它們來說是個難題吧。

明朝發明了這么多東西，有這么多人才，滿清就坐視這些東西失傳，讓西方傳教士堂而皇之的“竊為己有”，還謊稱為帶來西方“科技”？！

果然，百年后，滿清滅亡時，人們通通都不認識自家發明的東西了，反而以為這些東西真的是西方“發明”的了！滿清功不可沒啊！

事實表明，目前搜集的眾多資料可以證明中國人能夠發明照相機、老花鏡、顯微鏡、望遠鏡、近視眼鏡、萬花筒、探照燈等等眾多光學儀器，并且是這些光學儀器的原創發明者。