观察是科学的金钥匙。自然界里的许许多多现象，人们熟视无睹，或者一看就过去了；然而，有心人却抓住不放，潜心观察，勤于思考，从中有所发现。我国古代的一位学者墨子就是如此……
那是2000多年前的事了。
一天，墨子看到，阳光从窗纸的小孔透进屋里，把屋外窗前树枝的影子映在墙上，但影子却是尖叶朝下而树干向上的倒影。这是怎么回事呢？为了弄清原因，他和学生们一起做了个实验：在小木房子的前壁上抠一个小孔，当一个人站在房前面时，房内的后壁上就映出了人的倒象。墨子是这样描述他的实验的：
“景倒，在午有端。”“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。”
墨子认为，光是直线前进的。人身体被太阳照亮，每个点反射出来的光向四面八方直线传播，通过小木房的小孔，在后壁上一一留下自己的象点。即人身上部的光，在后壁的下边投射光点；人身下部的光，在后壁上边投射光点。同样的，人身左部的光，在后壁右边投射光点；人身右部的光，在后壁左边投射光点。这些光点，就组合成了人的倒象。树枝通过窗纸孔在墙壁上形成倒影的道理，正是如此。
我们也可以做一个小实验，来观察象的形成，弄清倒象形成的原因。实验是这样的：有一个带针孔的屏，在针孔屏前放置一枝燃烧的蜡烛，在针孔屏后放置一个纸板，蜡烛、针孔屏和纸板三者调到一定的距离，则蜡烛的光线将通过针孔而在后面的纸板上形成一个倒象，这个象同蜡烛相比较，是上下颠倒、左右对调的。针孔实验表明，光在空气——一种均匀的媒质里传播时是直线前进的。
小孔能够成象，人们利用这个原理制作了针孔照相机。它同墨子的实验一样，相机就是一个小匣子，前壁上钻个小孔，这个小孔就相当于普通照相机的镜头，后壁处用毛玻璃或半透明纸取景。将针孔相机对准某个光源，例如蜡烛的火焰，适当调节相机和蜡烛之间的距离，在小孔不大的情况下，就会在毛玻璃上见到火焰的清晰的象。这个象，跟光源比较正好是上下颠倒、左右对调的。如果将后壁处的毛玻璃拿去，换上照相底片，则可拍摄景物了。不过，用这种针孔相机只能拍摄风景或静物，因为小孔通过的光量很少，曝光时间要长些，如果拍摄人或动态的照片，成象就要模糊不清了。针孔相机的小孔越小，成象越清晰，可是通过的光量也就越少，曝光时间则要更长。但是，针孔不能过小，孔的直径小到百分之一毫米时，由于光发生衍射，成象也将会模糊不清的。
我们知道了光的直线传播的性质，对于一些自然现象也就很容易弄清楚并作出正确的解释了。譬如，日食和月食的形成。
白天，灿烂耀眼的太阳，忽然被什么东西挡住了，变得天昏地暗；黑夜，皎洁明亮的月亮，一下子被什么东西盖住了，周围漆黑一团。从前，对这些奇怪异常的现象，人们感到莫名其妙，以为太阳或月亮被天狗吃了，恐怕要发生什么灾难。其实，哪有什么天狗，这不过是一种自然现象罢了。日食和月食的形成，都是光的直线传播的性质所造成的。人们都有这个常识：晴天的时侯，无论走到哪里，都有个影子伴随。这是因为光是直线前进的，半路上碰到一个不透明的物体，光线就会被挡住，在物体后面留下个影子。人体挡住了阳光，自然要投下个影子。所以，日食和月食也是影子造成的。
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