小孔成像是古典光学中一种重要成像现象,在中国古代光学发展过程中得到过透彻研究,是古人在光学领域取得成就的一个重要方面。
最早从实验角度观察和解释小孔成像的,当推《墨经》。《墨经》的《经下》篇记录了墨家对此问题的认识:
《经》:“景到,在午有端,与景长,说在端。”
《说》:“景:光之人,煦若射。下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光,故景库内也。”
对本条具体文字的解说,学界有不同意见,但基本上都同意这是用光行直线原理对小孔成像现象的解释。一般认为,“到”同“倒”,“午”指光线的交叉,“端”指光线交叉后在暗室壁小孔处形成的光点。有学者认为,文中的“人”字为“入”之误,此说是有道理的。墨家大意是说,在小孔成像情况下,由于小孔的存在,使得入射光线在小孔处形成交叉,从下边射入的光线进入暗室以后,来到了上边,从上边射入的光线则来到了下边,因此就在暗室中生成了倒像。
这里提到的“像”是广义的,它也可以是投影。例如人站在太阳和小孔之间,在合适条件下,孔后的屏上在太阳均匀的光像之中就出现了一个人的倒影,这就是投影。《墨经》中提到首足
蔽光之语,表明当时实验中所观察到的可能确为投影,而不是像。无论是投影还是像,它们具有倒像特征是相同的,给人的启迪也一样,那就是光沿直线传播,由于暗室小孔的约束,进入室内后生成倒像。从《墨经》本条来看,墨家对此是有清晰认识的。