武際可

鏡子發(fā)明得非常早。大約公元前3000年左右，古埃及人就已經(jīng)用青銅制作鏡子。中國(guó)的青銅鏡大約出現(xiàn)在公元前500年左右。

凹面鏡與凸面鏡

中國(guó)古代的銅鏡有兩種：一種是凹面鏡，用來(lái)聚焦日光取火，也稱(chēng)陽(yáng)燧;另一種是凸面鏡，用來(lái)照人。

在《古今注》中有這樣的記載：“燧，銅鏡也，以銅為之，形如鏡;照物則影倒，向日則火生;以艾承之，則火出?！备鶕?jù)物理光學(xué)原理，我們知道，對(duì)于凹面鏡，物體在鏡子的焦距以外，物體的像是倒著的;如果物體在焦距以?xún)?nèi)，則會(huì)得到比實(shí)物為大的正像?！豆沤褡ⅰ返淖髡呤菚x朝人崔豹?？梢?jiàn)，那時(shí)人們已經(jīng)了解了凹面鏡的原理。其實(shí)，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的著作《墨子》上，已經(jīng)有關(guān)于鏡子的光學(xué)解釋。

那么，古人為什么把照人的鏡子做成凸鏡呢？這其中可能有兩個(gè)原因。

首先，凸鏡的視野比較大。用平面鏡照人，人必須站在鏡子正前方才能照見(jiàn);如果站得偏離前方，照鏡的人在鏡子中間就看不到自己，看到的只是旁邊的景物。凸鏡的視野比較寬，照鏡人即便稍微偏離鏡子的正前方，也可以在鏡中看見(jiàn)自己。正因?yàn)橥圭R有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)今汽車(chē)駕駛室邊上裝置的幾面反光鏡都是凸鏡，汽車(chē)行進(jìn)時(shí)，司機(jī)可以從鏡中看到車(chē)左右和后面的景物。

其次，凸鏡中的像比實(shí)物小，這樣一來(lái)，小鏡子也可以看到比較大的場(chǎng)景。我們知道，要在平面鏡中看清一個(gè)人的全身，鏡子必須要做得很大才行，至少得有半人高;如果要看清楚照鏡人的面孔，鏡子也要做得有半張面孔大。古時(shí)候，銅是僅次于金和銀的貴金屬。所以，在鑄鏡時(shí)，為了節(jié)約銅的使用量，同時(shí)又要使鏡子能夠照見(jiàn)面孔或全身，把鏡子做成凸鏡顯然是更經(jīng)濟(jì)的一種選擇。我們通?？吹降墓喷R只有巴掌大小，做得都很精致，上面還有各種紋飾或銘文。只有在皇家或權(quán)貴人家，才會(huì)有比較大的平面鏡。

銅鏡與玻璃鏡

古代鑄鏡用的是銅錫合金，比較脆，在一塊有棱的石頭上一磕，就可能破碎成兩塊。我們知道，脆性物體斷裂后的斷茬各不相同，有多少裂口，就有多少不同的斷茬。人們根本沒(méi)辦法復(fù)制，即使用現(xiàn)代技術(shù)，也很難復(fù)制得一模一樣。在唐朝孟棨所著《本事詩(shī)》中記載了這樣一件事：南朝陳將亡，駙馬徐德言預(yù)料亂中夫妻會(huì)分離，便把一面銅鏡破為兩塊，夫妻各執(zhí)一塊（一說(shuō)是把兩個(gè)半塊鏡子都給了妻子），并約定在正月十五到京城去賣(mài)，以通消息。其妻樂(lè)昌公主按預(yù)定之日托人到市上賣(mài)鏡，被徐德言看見(jiàn)，買(mǎi)了下來(lái)，并托來(lái)人捎去一首詩(shī)：“鏡與人具去，鏡歸人不歸，無(wú)復(fù)嫦娥影，空留明月輝。”夫妻終得團(tuán)圓，“破鏡重圓”也成了一則典故。

人類(lèi)學(xué)會(huì)用玻璃做鏡子是很晚的事。古代，玻璃的產(chǎn)量很小，比較貴重，只能作為裝飾品。人們稱(chēng)玻璃為“琉琳”“流離”“琉璃”或“月明珠”等。13世紀(jì)之后，意大利人首先發(fā)明了大批量生產(chǎn)玻璃的方法。15世紀(jì)，出現(xiàn)了用玻璃制作的鏡子。我國(guó)的銅鏡直到清代才逐漸被玻璃鏡所取代。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在做鏡子用的材料，除了玻璃外，還有銅以外的其他金屬和塑料。

圖1.汽車(chē)上的反光鏡

用玻璃制作的鏡子一旦出現(xiàn)，就有許多新花樣，鏡子也可以做得更大。穿衣鏡、哈哈鏡、探照燈用的拋物面鏡、萬(wàn)花筒等，有的整座大樓的外部全是玻璃幕墻，不一而足。

鏡子的升級(jí)版——回射器

根據(jù)前面的介紹，我們知道，不管是平面鏡、凸鏡還是凹鏡，都有一個(gè)缺點(diǎn)，就是照鏡子時(shí)，人得站在鏡子正前方。凸鏡略好，不過(guò)人的偏離角度也不能過(guò)大。有沒(méi)有一種鏡子，允許人對(duì)鏡子有比較大的偏離，而且還能照見(jiàn)人呢？也就是說(shuō)，不管光線從什么角度射來(lái)，鏡子都能夠把光線沿著原來(lái)的方向反射回去。

答案是肯定的。這種鏡子被稱(chēng)為回射鏡。如圖2所示。把3個(gè)平面鏡相互垂直地黏結(jié)到一起，形成一個(gè)角錐，就像空間坐標(biāo)系的一個(gè)卦限一樣。這個(gè)鏡子的角錐就是一個(gè)回射鏡。人只要站在角錐內(nèi)部，不管在什么地方，都能看見(jiàn)自己完整的鏡像。也就是說(shuō)，處于角錐內(nèi)部的任何一束光線，經(jīng)過(guò)角錐反射后，會(huì)沿著平行于入射方向的方向反射回來(lái)。

圖2. 3個(gè)相互垂直的平面鏡所組成的簡(jiǎn)單的回射鏡

回射鏡雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是平面鏡的交線不容易做得十分精密，照出的人影上往往有幾道線，看起來(lái)很不舒服。所以，人們?nèi)粘Ｉ钪胁⒉皇褂盟鼈冋杖?，而是用回射鏡把光線反射回去。這種裝置一般被稱(chēng)為回射器，也稱(chēng)逆反射器。

通常，自行車(chē)尾部都有一個(gè)用塑料制作的小回射器。它由許多小格組成，每一格都是3個(gè)相互垂直的平面鏡。在自行車(chē)后面行駛的汽車(chē)，可以憑借自己的車(chē)燈，很遠(yuǎn)就能發(fā)現(xiàn)前面的自行車(chē)。因?yàn)樽孕熊?chē)上這個(gè)小小的回射器可以把車(chē)燈的光線反射回去，而不管汽車(chē)和自行車(chē)的相對(duì)位置怎樣。

回射器的用途非常廣泛。我們知道，高速公路上是沒(méi)有路燈的，汽車(chē)夜間行駛時(shí)，速度很快，完全靠各種回射器所制成的路標(biāo)、文字、指示牌行車(chē)。有一些路標(biāo)就和自行車(chē)尾部的回射器一樣，汽車(chē)靠自己的車(chē)燈就可以辨別得很清楚。

還有一些用油漆畫(huà)的行車(chē)線和文字標(biāo)牌，采用的是另一種原理制成的回射器。這種回射器的原理是：入射光照射一個(gè)折射率較高的透明球體時(shí)，總有一部分光線經(jīng)過(guò)全反射后沿原來(lái)的方向被反射回來(lái)，如露珠、雨滴、玻璃珠等都有這種本領(lǐng)。背著陽(yáng)光察看露水或噴霧器噴出來(lái)的水霧，會(huì)看到一個(gè)個(gè)閃亮的光點(diǎn)，就是這個(gè)原理。于是，人們想辦法在涂寫(xiě)路標(biāo)的油漆中添加極細(xì)的玻璃珠，其直徑不到1毫米，甚至更小。用這種油漆寫(xiě)出的字，對(duì)光線有回射的本領(lǐng)。如果再使用具有一定反射能力的油漆本底，這種涂料對(duì)光線的回射比例會(huì)更大。

利用回射器還可以進(jìn)行精密的距離測(cè)量。1969年，美國(guó)的阿波羅登月計(jì)劃中，一架回射器被放置到了月球上，地球上的人們向回射器發(fā)射激光，再?gòu)牡厍蛏辖邮栈厣涞墓狻Ｍㄟ^(guò)測(cè)量光線通過(guò)的時(shí)間，研究人員精確計(jì)算出月球與地球之間的距離，其誤差不超過(guò)6厘米。此外，在測(cè)量人造衛(wèi)星軌道、測(cè)量地球上較遠(yuǎn)的距離以及精確測(cè)量光速時(shí)，人們也都使用了回射器。

鏡子的功能，是對(duì)光線進(jìn)行簡(jiǎn)單的反射;回射器的功能是將光線從哪里來(lái)再送回哪里去，顯然要復(fù)雜一些。如何制造出簡(jiǎn)單高效的回射器，仍然是現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)研究的重要課題。

【責(zé)任編輯】趙 ?菲