第七章 光线

捉影

  唉,影子啊,黑暗的影子,

  有谁不被你追上?

  有谁不被你追越?

  只有你,黑色的影子,

  却没人能把你捉到和拥抱!

  ——涅克拉索夫 

  假如说我们的祖先不会捉自己的影子,至少他们已经会从自己的影子那里得到一些好处。他们利用影子,画出人体的“影像”。

  在我们的时代里,靠了照相术的帮助,每个人都能够得到自己的照片或是替亲近的人拍照。但是在十八世纪的时候,人们却还没有这种幸福,当时要请画家画一幅像,得付出很多的钱,就只有不多的人能够出得起这笔钱。因此,“影像”才得到了这样大的流行,在当时,这种“影像”竟相当于现在的照相术这样普遍。所谓“影像”,其实可以说是捉到并且钉住在纸上的影子。这种“影像”,是用很机械的方法画出的,在这一方面,使我们不由得想起了它跟照相术刚好相反。我们在拍照的时候,是利用光线射到底片上,但是我们的祖先为了同一个目的,却是利用没有光——利用了影子。

 

  影像怎样画法,从图82可以看得很清楚。那个人的头转到某一个位置,使它的影子有最显著的轮廓,然后用笔描出它的轮廓来。这个轮廓画好以后,涂满黑墨,剪下贴到一张白纸上,影像就成功了。愿意的话,可以利用放大尺把它缩小。


  你可别以为这种简单的黑色轮廓画不可能表示那个人形貌上的特点。相反的,画得好的影像有时候跟原来的形貌非常相象。

  这种影像的特点是画法简单,又跟原来的形貌相象,这使得许多画家对它发生了兴趣,他们开始用同样方法画整幅的图画、风景等等,渐渐的发展成功一个画派。图84就是席勒的影像。

  “影像”这个名称,是从法文Silhouette(西路哀特)这个字译过来的。这个字的来源很有趣,本来是十八世纪中叶一位法国财政大臣的姓,那位大臣叫艾奇颜纳·德·西路哀特,他在当时曾经竭力号召浪费成性的法国国民注意节俭,并且责备法国显贵们不应该把大量金钱消费到图片和画像上。由于影像很便宜,顽皮的人就把这种影像叫做“laSilhouette”(意思就是“西路哀特式”)。

鸡蛋里的鸡雏

  你可以利用影子的特性,向你的同伴表演一个有趣的玩意儿。拿一张浸过油的纸,把它张在一张硬纸板中间的方孔上,就装成一个油纸幕。幕的后面放两盏灯;请你的观众在幕的前面观看。现在,把一盏灯点起,譬如把左面的一盏灯点起。

  在点起了的灯跟纸幕之间,加进一个椭圆形的硬纸片,于是幕上就现出了一个鸡蛋的影像(这时右面一盏灯还没有点燃)。现在你可以向你的观众说,就要开动爱克斯射线透视机了,就可以透视到鸡蛋的内部……看到鸡雏了!果然,一下子你的观众就会看到那鸡蛋仿佛边上比较明亮,中心部分却暗了下去,清楚地看到了一只鸡雏的影像。

  其实这出魔术没有多大奥妙,说穿了很简单:在你右面那盏灯的前面,放着一个鸡雏形的硬纸片。把这盏灯点亮以后,幕上那椭圆形的影子上,又有右面的灯射来的一个“鸡雏”的影子,而鸡雏影子四周受到右面灯光的照射,因此,“鸡蛋”的边上要比它的中央部分明亮。你的观众呢,他们是坐在幕的前面的,并没有看到你的动作,因此,——假如他们不懂物理学和解剖学的话,——很可能就给你骗了,以为你果真把爱克斯射线透过了鸡蛋。

滑稽的照片

  许多人一定还不知道,照相机即使没有放大玻璃(镜头),也可以用它那小圆孔拍得出照片来,不过拍出的照片当然没有那么清晰罢了。这种“没有镜头的镜箱”里,有一种“狭缝”镜箱,是用两条狭缝代替小圆孔的,这种镜箱会使你看到极有趣的变形。这种镜箱的前面有两块板,一块板上开一条竖直的狭缝,另一块板上开一条水平的狭缝。假如把这两块板紧贴在一起,那么所得到的像就跟小孔镜箱一样,可以得到正常的没有歪曲的像。但是,假如把两块板离开一些(这两块板装得可以活动的),那么所得到的像就会给歪曲成离奇的形状。你所看到的可以说不是照片,而是滑稽画。

  这种歪曲要怎样解释呢?

  让我们试把水平狭缝放在竖直狭缝前面来研究一下。光线从物体D(十字形)的竖直线透过C缝的时候,那情形就跟透过普通的小孔一样;至于后面那竖直狭缝B,对于这道光线的进行已经没有起什么作用。因此,映在镜箱后面毛玻璃A上的物体D的竖直线的像对原来竖直线的比,就要依AC距离对DC距离的比来决定。

 

  但是,如果两块狭缝板的位置仍旧不变,物体的水平线映在毛玻璃上的形状就完全两样了。这条线的光线可以没有阻碍地通过第一道狭缝(水平狭缝),一直射到B缝;通过B缝(竖直狭缝)的时候,这道光线仿佛通过一个小孔一样,而在毛玻璃A上映出一个像来,这像的大小对原来水平线的比,跟AB距离对DB距离的比相等。

  简单地说,在两块狭缝板的位置象图88所示的情形时,对于物体的竖直线,仿佛只有前面一条缝(C),而对于物体的水平线,却仿佛只有后面的一条缝(B)。因为前面那块板比后面那块板离毛玻璃远,所以物体在毛玻璃上的像在竖直方向上应该比水平方向上放得更大,就是物体的像仿佛沿竖直方向拉长了一般。

 

  反过来说,如果两个狭缝的位置跟图88相反,所得到的像就会向横的方向伸长。

  自然,假如两条狭缝是斜放的,就会得到另外一种歪曲的情形。

  这种镜箱不但可以用来拍取滑稽画式的照片。它还可以担任更加重要的实际任务,例如,可以用来得到建筑物装饰图案,地毡花样等的图案,——总之,用来得到拉长或压扁了的各种装饰和图案。

日出的题目

  你在早晨正五点钟看到日出。但是大家都知道,光的传播不是瞬息就可以到达的:太阳光从光源——太阳——射到地球上人的眼里,要有一段时间。因此,我们可以提出这样一个问题:假如光是瞬时就可以到达的话,那么我们在什么时候就可以看到日出了呢?

  我们知道,光从太阳到地球一直要跑8分钟。那么,如果光瞬息就可以到达的话,我们好象应该在8分钟以前,就是在452分就看到日出了。

  我知道许多人听了会觉得出于意外:其实这个想法是不正确的。所谓日出只是我们地球表面上某一点从没有太阳光照到的地方转到了有太阳光照到的地方罢了。因此,即使光的传播是瞬时的,我们看见日出的时间,仍旧跟光的传播要花时间的情形完全相同,也就是说,仍旧是早上五点正。

  但是如果你是在观察(用望远镜)太阳边缘上什么凸起的部分(日珥),那又是另外一回事了。如果光的传插是瞬时的,你的确会比现在早8分钟就见到它。