冰遇热就会融化,怎么能取火呢?我们知道用放大镜可以使太阳光集中到一个小点上,使小点温度增高,然后放在此点上的纸就会燃烧。这是因为放大镜是玻璃做的,它可以透光,是个两边凸起来的透镜,可以使光线聚集到一点上。知道这个道理,就可以知道冰取火的道理了。把冰也做成两边凸起来的透镜形状,使太阳光集中起来,把火绒或纸放在透镜聚光的一点上,就点燃火绒或纸了。如果你有兴趣,叮以做一个冰透镜来试一试,看是否能取火,不过要做的冰透镜必须很透明,并且表面很光洁才行。
《淮南万毕术》
创作年代 公元前2世纪
作 者 淮南王刘安
类 别 有关物理、化学的重要文献
《淮南万毕术》 关于冰透镜取火的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”要取火,习惯上用加热法,这里却偏偏通过冰来实现。这一记载并非异想天开,清代光学家郑复光已经用模拟实验证明,用冰透镜取火是可行的。而且这一条明确提及了透镜聚焦性质,这也是有价值的。
清末郑复光曾经做过模拟实验,他用一个壶底稍微凹陷的锡壶,壶中装满热水,在开凿出的冰块上旋熨,得到晶莹透亮的冰透镜,然后用其向日取火,获得成功。他总结用冰透镜取火的要领说:“但须日光盛,冰明莹形大而凸稍浅(径约三寸、外限须约二尺),又须靠稳不摇方得,且稍缓耳。”(《费隐与知录·削冰取火凸镜同理》)郑复光的经验是有道理的。
技术原理
透镜的集光本领是其口径与焦距之比(相对孔径)的平方,这样,口径大的透镜,有利于集光本领的提高。另一方面,凸起程度浅则焦距大,焦距大不利于集光,对此,郑复光接着解释说:“盖火生于日之热,虽不系镜质,然冰有寒气,能减日热,故须凸浅径大,使寒气远而力足焉。”原来,这是考虑到冰有寒气,寒气下行,所以要焦距稍大些,以减轻冰透镜寒气的作用,使得取火容易成功。
PS: 中国古代多用水晶打磨透镜,此种透镜多有出土;甚至据说有3000年前的
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