物理学史二十讲

作者：编者:胡化凯

页数：376

出版社：中国科学技术大学出版社

出版日期：2009

ISBN：9787312023088

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内容简介

　　《物理学史二十讲/中国科学技术大学精品教材》是在中国科学技术大学科技史专业研究生课程讲义《物理学史》的基础上修订编写而成，讲述中国物理学史和西方物理学史两部分内容。中国物理学史包括：中国古代在力学、热学、声学、光学和电磁学方面的认识成就；明清时期西方物理学知识传入中国的情况；20世纪上半叶物理学在中国的初步建立过程；激光物理学、原子核物理学和粒子物理学在中国的建立和发展情况。西方物理学史包括：古希腊和中世纪欧洲人对物理现象的认识；牛顿力学、热力学、电磁学和光学在近代的建立过程；20世纪初期相对论和量子力学的建立过程。全书力求展示中国和西方物理学发展的历史脉络。　　《物理学史二十讲/中国科学技术大学精品教材》可作为高等院校科技史专业、科学哲学专业或其他相关专业的研究生教材使用，也可作为大学生科技人文素质选修课的教材使用，同时也可供从事科学史、物理学和科学哲学等方面工作的人员参考。

目录

节选

　　《物理学史二十讲/中国科学技术大学精品教材》：　　一、对焦距的认识　　先秦墨家对镜面的焦点和焦距已有一定的认识，《墨经》描述凹面镜成像的“正”接近于焦点的概念。　　汉代《淮南子》的作者通过对阳燧取火实践经验的总结，对镜面焦距也有一定的认识。该书《说林训》指出：“若以燧取火，疏之则弗得，数之则弗中，正在疏数之间。”其中“疏”、“数”分别表示“远”和“近”。以聚光镜对日取火时，引燃物放置的位置离镜面既不能太远，也不宜太近，而应处于适当的位置，否则就难以取到火。汉代许慎解释《淮南子》阳燧取火时说：“日高三、四丈，持以向日，燥艾承之寸馀，有顷焦，吹之则得火。”“寸馀”，即表示焦距。《淮南万毕术>讨论用冰透镜聚光取火时，明确指出引燃物应放置在冰透镜的“景”之上。“景”即影，表示冰透镜的焦点。　　宋代沈括在《梦溪笔谈》中进一步指出：“阳燧照物皆倒，中间有碍故也。算家谓之格术。如人摇橹，臬为之碍故也。若鸢飞空中，其影随鸢而移。或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违：鸢东则影西，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。阳燧面洼，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、橹桌、腰鼓碍之，本末相格，遂成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见。阳燧面洼，向日照之，光皆聚向内。离镜一、二寸，光聚为一点，大如麻菽，著物则火发。此腰鼓最细处也。”沈括对镜面焦点和焦距的描述已十分明确。他列举的一些事例是要说明在焦点前后成像情况的不同。　　中国对阳燧的使用具有悠久的历史。《周礼·秋官》载：“司垣氏掌以夫燧，取明火于日。”1995年4月，陕西扶风县周原遗址出土一件青铜凹面镜。经分析考证认为，这是一件距今约3000年的人造金属取火用具，即古代文献中记载的阳燧。周原出土的阳燧直径88毫米，厚19毫米，凹面曲率半径为207毫米，焦距为102毫米。据此尺寸及相应金属成分复制的样品，经试验，在强光下，只需几秒钟即可将放置于其焦点处的易燃物引燃。二、镜面抛光技术　　无论是用铜镜成像还是用其聚光取火，都要求其表面具有一定的光洁度。《淮南子·俶真训》说：“水静则平，平则清，清则见物之形。”又说“人莫监于流沫，而监于止水者，以其静也。莫窥形于生铁，而窥形于明镜者，以其易也。夫唯易且静，故能形物之性情也。”其中“易”是平坦。意思是说，“止水”和“明镜”之所以能照见人，在于其表面平整光洁。从光学原理上说，要获得好的反光效果，重要的因素有两个，一是镜面的几何形状，二是镜面的反射率。后者取决于反射镜表面材料和抛光技术。表面越光亮，其反射率越高，同样条件下其成像或聚光效果越好。中国古代铜镜和其他青铜器物一样，多以铜、锡、铅等合金冶铸而成。只是由于铜镜需要磨砺出光洁的表面，在合金配方中，其含锡量较大。《考工记》中记载的合金比例为“金，锡半，谓之鉴燧之齐”。即铜与锡的比例为2：1。锡在合金中具有增加硬度及其表面光泽的作用。然而，仅靠改变合金成分的配比还不行，还需经过抛光加工，才能具有良好的反射性能，达到“临水则池中月出，照日则壁上菱生”的效果。　　新铸造的铜镜，表面粗糙，需经表面抛光处理后才能光彩照人。<>　　镜面抛光是一项专门的技术，需要运用一些特殊的材料和工艺。中国古代道士中有专门掌握这门技术的人，道书中称镜面抛光技术为“摩照法”。南宋《紫阳真人悟真篇讲义》载有关于金属镜面抛光技术的资料，其中写道：“铜铁之镜，新铸出模，块然昏暗，何尝有明可以照物。惟加以铅锡，则光明发越，与日月争光。无他，铜铁者，阴也；铅锡者，阳也。”这里指出，铅锡是使铜铁镜表面光亮的主要材料。古代文献中有许多用水银加锡磨光镜面的记载。这条资料说明，铅锡也是打磨抛光金属镜面的一种材料。宋代道士张君房编辑的《云笈七签》“摩照法”记载：“昔有摩镜道士，游行民间，赁为百姓摩镜……道士有摩镜之药，药方出于帛子方，用锡四两，烧釜下猛火，令釜正赤与火同色，乃内锡末，又胡粉三两，合内其中。以生白杨刻作人，令长一尺，广二寸，厚一寸，其后柄长短在人耳。　　……