Artículos sobre ciencias naturales.
El conocimiento óptico en la antigua mi patria
El origen de la óptica, al igual que la mecánica y la ciencia térmica, se remonta a hace dos o tres mil años. El "Mo Jing" de nuestro país registra muchos fenómenos ópticos, como proyecciones, imágenes estenopeicas, espejos planos, espejos convexos, espejos cóncavos, etc. Occidente también registró conocimientos ópticos muy temprano. Euclides (alrededor de 330-260 a. C.) estudió la reflexión de la luz en "Catoptrica". El erudito árabe Al-Hazen, 965 ~ 1038) escribió una "Enciclopedia de óptica", que analiza muchos de ellos. Fenómenos ópticos. La verdadera formación de la óptica como ciencia debe contarse desde la época en que se establecieron las leyes de la reflexión y la refracción. Estas dos leyes sentaron las bases de la óptica geométrica. La naturaleza de la luz también es un tema importante en la investigación óptica. La teoría de las partículas considera que la luz está formada por partículas y cree que estas partículas vuelan en línea recta según leyes mecánicas, por lo que la luz tiene la propiedad de propagarse linealmente. Antes del siglo XIX, la teoría de las partículas era relativamente popular. Sin embargo, con la profundización de la investigación óptica, la gente ha descubierto muchos fenómenos que no pueden explicarse por la rectilinealidad, como la interferencia, la difracción, etc., que pueden explicarse fácilmente por la naturaleza ondulatoria de la luz, por lo que ha prevalecido la teoría ondulatoria de la luz. de nuevo. El debate entre ambas teorías constituye una línea roja en la historia del desarrollo óptico.
El conocimiento óptico en el antiguo país:
1.
Las herramientas utilizadas para hacer fuego en la antigua mi país se llamaban "sui", que se dividían en oro y madera. El sui dorado obtiene el fuego del sol y el sui de madera obtiene el fuego de la madera. Según registros de libros chinos antiguos, "Fu Sui" y "Yang Sui" (en realidad un espejo cóncavo, llamado colectivamente "Jin Sui" porque está hecho de metal) se usaban comúnmente en la antigüedad para hacer fuego. En la antigüedad, la gente siempre llevaba armas de fuego cuando marchaban o cazaban. En el "Libro de los Ritos", hay registros de "llevar un pedernal dorado a la izquierda" y "llevar un pedernal de madera a la derecha", lo que indica que es dorado. Los pedernales se utilizaban para hacer fuego en los días soleados y en los días nublados se utilizaba madera para hacer fuego. La fabricación de fuego en Yangsui es pionera en el uso por parte de la humanidad de instrumentos ópticos para concentrar la energía solar. Hablando de hacer fuego, en la antigüedad se utilizaban lentes antiguas caseras para hacer fuego. En el siglo II a. C., algunas personas usaban hielo como lentes para enfocar la luz del sol y producir fuego. Hay registros de este tipo en "Wenjingtang Series" y "Huainan Wanbi Shu": "Pele el hielo para hacerlo redondo, sosténgalo hacia el sol y use moxa para sostener su sombra, entonces nacerá el fuego". El agua y el fuego son incompatibles, pero hacer una lente de hielo para capturar el fuego es una creación maravillosa. Las lentes hechas de hielo no se podían almacenar durante mucho tiempo, por lo que las lentes se hacían de vidrio o vidrio.
2. Comprensión de las imágenes estenopeicas y de las sombras
En el siglo IV a. C., los mohistas realizaron experimentos con imágenes estenopeicas y proporcionaron análisis y explicaciones. "Mo Jing" escribe claramente: "Cuando la escena llega (invertida), termina al mediodía, y cuando la escena es larga, se dice que está al final". es. Este texto muestra que el pequeño agujero crea una imagen invertida. La razón es que hay un punto ("final") donde los rayos de luz se cruzan en el pequeño agujero. El tamaño de la imagen no tiene nada que ver con la posición de esta intersección. punto. También se puede ver claramente desde aquí que los antiguos se dieron cuenta de que la luz viaja en línea recta, por lo que "disparar" se usa a menudo para describir la luz que va en línea recta. Shen Kuo, de la dinastía Song del Norte, también describió experimentos sobre la propagación lineal de la luz y la obtención de imágenes de pequeños agujeros en "Mengxi Bi Tan". Primero observó directamente la sombra volando en el aire, y la sombra en el suelo también se movía en la misma dirección que la dirección de vuelo. Luego se abrió un pequeño agujero en la ventana de papel para que la sombra que volaba fuera de la ventana apareciera en la pantalla de papel del interior. Shen Kuo utilizó el principio de la luz directa para explicar los resultados observados: "El este ensombrecerá al oeste y. el oeste hará sombra." Este". Los mohistas aprovecharon la propiedad de propagación lineal de la luz para discutir la relación entre fuente de luz, objeto y proyección. "Mo Jing" escribe: "El paisaje no se mueve, se dice que está cambiando". "Cuando llega la luz, el paisaje muere. Si está ahí, dejará de existir. Significa que la sombra está". inamovible. Si la sombra se mueve, es una fuente de luz u objeto. Se produce movimiento, de modo que la sombra original continúa desapareciendo y se generan nuevas sombras constantemente. Si la luz brilla en el lugar de proyección, la sombra desaparecerá. Si la sombra existe, significa que el objeto no se mueve. Mientras el objeto no se mueva, la sombra siempre existirá en el mismo lugar. Los mohistas también explicaron la umbra y la penumbra. Hay un registro de este tipo en "Mo Jing": "Escena 2, es importante hablar de ello". "Escena 2, clip de luz. Uno, luz uno. La luz es la escena. Significa que un objeto tiene dos". proyecciones (umbral, media sombra) Sombra), indicando que es el resultado de la iluminación repetida por dos fuentes de luz al mismo tiempo ("Dicho Ser", "Clip de Luz"), una especie de proyección, indicando que está iluminada por una sola fuente de luz, y enfatizando la conexión entre la fuente de luz y la proyección ("Light Clip") La persona es el escenario"). En relación con esto, los mohistas también discutieron el tamaño de la sombra y sus cambios basados en los cambios en las posiciones relativas del objeto y la fuente de luz, así como las diferencias en los tamaños del objeto y la propia fuente de luz.
3. Comprensión de los espejos opuestos
Los mohistas realizaron observaciones e investigaciones en profundidad sobre los espejos cóncavos y dejaron registros claros y detallados en el "Mo Jing". "Jian bajo, la escena es pequeña y fácil, y la escena es grande y vertical. Se dice que está afuera y dentro del medio". "Bajo" significa profundo y cóncavo cuando se coloca "dentro del medio", la imagen obtenida; es cada vez más grande que el objeto en posición vertical. Shen Kuo, de la dinastía Song del Norte, midió la distancia focal de un espejo cóncavo. Colocó sus dedos frente a un espejo cóncavo para observar la imagen y descubrió que a medida que cambiaba la distancia entre sus dedos y el espejo, la imagen también cambiaba en consecuencia. Está registrado en "Mengxi Bi Tan": "Si la cara de Yang Sui está deprimida, si la presionas con un dedo, estará erguida. A medida que te alejes, no verás nada y se caerá". Esto muestra que cuando el dedo está cerca del espejo cóncavo, la imagen estará vertical, se aleja gradualmente hacia un lugar determinado (cerca del foco), luego "no se ve nada", lo que significa que no hay imagen (la imagen es). en el infinito); después de moverse esta distancia, la imagen se vuelve al revés.
Este experimento no sólo describe el principio de obtención de imágenes de un espejo cóncavo, sino que también es un método aproximado para medir la distancia focal de un espejo cóncavo.
Los mohistas también estudiaron las lentes convexas. "Mo Jing" escribe: "Jian Tuan, Jing Yi. Se dice que el castigo es grande". "Jian Tuan" es el espejo Yan-mian, también conocido como espejo Tuan. La "Escena 1" indica que sólo hay una imagen formada por un espejo convexo. "Xing" tiene la misma forma que un objeto y siempre es más grande que una imagen. Nuestros antepasados aprovecharon la capacidad de los espejos planos para reflejar la luz y combinaron varios espejos planos para lograr resultados interesantes. Por ejemplo, esto está registrado en el "Suplemento Zhuangzi", un comentario relevante sobre el "Capítulo Zhuangzi Tianxia": "El espejo se usa para identificar la sombra y el espejo debe tener una sombra. Si los dos espejos se reflejan entre sí, habrá infinitas imágenes dobles". Tal dispositivo ha recibido el efecto de "mirar flores en los espejos delanteros y traseros, flores que se reflejan entre sí". "Jianjingtang Series" y "Huainan Wanbi Shu" registran que "tome un espejo grande y cuélguelo en alto, coloque una palangana debajo y podrá ver todo a su alrededor". Esto muestra que alguien hizo el primer "periscopio" de tubo abierto. Desde el principio ", puedes observar el paisaje exterior a través de la pared. Red científica para estudiantes de secundaria /
4. Comprensión del arco iris
El arco iris es un fenómeno óptico atmosférico A partir del siglo VI d.C., en la antigüedad mi país tenía una comprensión relativamente correcta. del arcoiris. Kong Yingda (574-648), a principios de la dinastía Tang, resumió una vez la causa del arco iris. Creía que "si las nubes son delgadas y falta el sol, el sol brillará sobre las gotas de lluvia y aparecerá el arco iris". Señaló claramente las tres condiciones para la formación de un arco iris, a saber, las nubes, el sol y "la luz del sol sobre las gotas de lluvia". Shen Kuo también realizó una investigación detallada sobre esto y realizó inspecciones in situ. En "Notas seleccionadas sobre Bi Tan de Mengxi", escribió: "Estaba lloviendo recientemente y vi un arco iris colgando en el arroyo frente a la tienda. Mis colegas y yo lo miramos y vimos ambos extremos". el arco iris colgaba en el arroyo. Cuando las personas cruzan un arroyo, se enfrentan entre sí a través de un arco iris, a varios pies de distancia entre sí. El medio es como un brote de bambú, y cuando miran de oeste a este, pueden ver un arco iris. Si miras al este y al oeste del arroyo, no verás nada debido al resplandor del sol. "Señale que las posiciones del arco iris y el sol son exactamente opuestas. El arco iris por la tarde se puede ver en el este, pero el arco iris no se puede ver de cara al sol. Después de comprender el arco iris terrestre, podemos crear artificialmente un arco iris. A mediados del siglo VIII, había un arco iris en la prueba de la dinastía Tang: "Rocíe agua de espaldas al sol para formar una forma de arco iris", lo que significa que si rocía pequeñas gotas de agua de espaldas al sol. sol, puedes ver una escena similar a un arco iris.