光学是一门古老的学科，其悠久的历史几乎和人类文明史一样久远。古代中国的光学被公认是古代物理学发展较好的学科之一。燧（铜质凹面镜）、小孔成像、平面镜、凸面镜等光学成像知识都远早于世界的其他国家。光，一个光明而又充满能量的存在。在古代，人们就开始研究光，把光学称为“格术”。那么你知道光的传播规律吗？古代的光学研究又是怎样一个神秘而又有趣的过程呢？

11月13日上午，“常博大讲堂”邀请合肥工业大学仪器科学与光电工程学院副教授刘晨博士作“趣谈古代光学”讲座，通过中吴网、常州博物馆视频号、文博头条、央视频等平台进行直播，在线听众逾7万人次。

刘晨教授从事光电技术研究和科学传播近三十年，是中国科协全国光电技术学科首席科学传播专家、中国感光学会科普工作委员会主任，获评“典赞·2020科普中国”十大科研科普人物。

讲座从“小儿辩日”小故事引入，从光在空间是如何传播的、光的反射、光的折射、光的色散四个方面展开讲述，每一部分又分成光的现象、光的原理、光的故事三个板块进行解读。

光的直线传播。光在同种均匀介质中沿直线传播，简称光的直线传播。利用光的直线性，可以解决一切光的成像问题。最早，墨子在《墨经》光学八条中就有记载“景光之人煦若射，下者之人也高，高者之人也下”，这是对光沿直线传播的第一次科学解释。根据光的直进律，墨子还制成了世界上最早的针孔照相机。北宋科学家沈括所著的《梦溪笔谈》对光的直进律有了进一步的解释，对针孔成像原理引用生动的事例来说明。他观察户外物体通过窗孔在室内形成的像都是倒垂的，进而研究运动中的物体通过小孔所成的像，其运动方向与物体运动方向之间的关系。元代科学家赵友钦对“小孔成像”的研究已达到当时世界上的最高水平。

圭表是中国最古老的一种天文仪器，它由两部分组成，一为正南北方向平放的尺，称为圭，一为直立的标竿，称为表。在一日内，通过观察太阳光照射到竿子形成的影子的长度，可以报时辰。日晷又称晷仪，也是观测日影计时的仪器，由铜制的指针和石制的圆盘组成。

日食、月食、皮影戏等这些或自然现象或传统技艺都蕴含着丰富的光学内涵。我们耳熟能详的唐诗如“白日依山尽，黄河入海流，欲穷千里目，更上一层楼。”和成语“坐井观天”也都反映了光的直线性原理。

光的反射。光从一种介质射向另一种介质时，在这两个介质的分界面上，光能从界面反弹回原来介质，从而改变光的传播方向的一种光现象，叫做光的反射。沈括曾做过历史上有名的“圆球受光实验”，通过实验他得出月球本身不发光，月光是日光反射的结果。阳燧是古代的一种青铜凹面镜，在西周时期出现，通过聚焦阳光实现人工取火；太阳灶运用的也是凹面镜聚光原理；潜望镜有两个反射镜，光通过两次反射，就可以从低处看到高处的物体。世界上最早记载潜望镜原型的的古书是西汉时期淮南王刘安的《淮南万毕术》，“取大镜高悬，置水盘于其下，则见四邻矣。”

光的折射。光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向发生改变，从而使得光线在两种不同的介质的分界面处发生光的偏折现象，我们称之为光的折射。“海市蜃楼”景观就与光的折射现象有关；古代的饮酒器具“蝴蝶杯”利用光学的透镜原理以及彩绘技术，以杯中“酒满蝶显，酒干蝶隐”的神奇效果而流芳千古。

光的色散。太阳光经过三棱镜折射后，在白屏上出现的从上到下红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的色光带，这种现象叫做光的色散。唐代著名学者孔颖达认为从云的缝隙射出的光线照在雨滴上产生了虹；著名的道士张志和不仅认识到雨滴反射日光，从而形成虹，而且进行了一个著名的演示实验——背着太阳所在的方向向空中喷水，可观察到虹霓现象；自明代中期后，西方一些近代科学家进入中国，如著名的意大利传教士利玛窦来华，随身就带有棱镜片，做过色散实验的表演；张福僖翻译的《光论》（1853年）是我国最早准确介绍近代色散知识的著作。

看起来一板一眼、程式化的定义背后竟然藏着许多丰富有趣的小知识、小故事，同时反映出古人在光学领域展现出的杰出的智慧和领先的研究能力。通过讲座，一些貌似枯燥的科学知识不再乏味，反而变得容易理解，让人提起学习和钻研的兴趣，兴许这就是科普讲座的魅力所在！