望远镜

        崇祯二年[1629],礼部侍郎徐光启兼理历法,请造……望远镜三。报允。
        

《明史·天文志》

        本朝制摄光千里镜,筒长一尺三分,接铜管二寸六分。镜凡四重,筒端小孔,内施显微镜,相接处施玻璃镜,皆凸向外。管中施大铜镜,凹向外,以摄影。镜心有小圆孔。近筒端施小铜镜,凹向内。周隙通光,注之大镜,而纳其影。筒外为钢铤螺旋贯入,进退之以为视远之用。承以直柱三足,高一尺一寸五分。
        

清《皇朝礼器图式》卷三

        【评】这是关于从西方传入的反射望远镜的最早的详细记载。
        凸离目视物出光线交,则景昏。凹切目视物违目线角则目昏。若两镜离而叠之,则景清而不昏目,以凸凹相制而相济也。然相距有定度,视凸凹之深浅、物象之远近为差,过其度则不可用。此一凹一凸为远镜之所本也。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        凸之用能大物象,然其弊视远则昏;凹之用为大光明,然其弊视物则小。凸与凹叠相切而力相制者,即无所用如平镜矣。相离而用相得者,即无其弊,成远镜矣。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        凹与凸相离则昏者,可使变为显,名“变显限”。其推算法以凹侧收限一,凸顺收限十二为定率,谓之“足距”。足距者,两镜相距恰与凸顺收限等也。若凹深于定率(谓凸十二而凹不足一),则不可用;若凹浅于定率(谓凸十二而凹不止一),则为差距,可设四率求之。……凸凹相叠,使凹离于凸内,用变显限,即成远镜。凸镜相叠,自甲乙以上多至甲已,皆能使合成凹理。则是浅凸在外,加数深凸合成凹理,离于内亦必成远镜矣。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        【评】一浅凸和一深凹两透镜在“变显限”的条件下,可以制成望远镜。实际上这种望远镜就是伽利略式的望远镜。但伽氏望远镜的两镜距离为两镜焦距之差,而郑复光的变显限数值则稍有不同,这可能是由于实验时测量不准确造成的。
        远镜外凸内凹,本《远镜说》。其作法云“须察二镜之力若何,相合若何,比例若何”,而不详其法。今皆得而言焉。察镜力法;凹以侧收限,凸以顺收限。二镜相合法:凸深者,凹宜深;凹浅者,凸宜浅(凸深凹浅则不到限;既不到,必缩而求之,力不充矣。凸浅凹深,则欲出限;限不可出,必强而置之,过其剂矣。力不充者,物虽清而小。过其剂者,物虽大而昏。至于浅深相悬,则并不堪用焉矣)。度长短法:俱深,则距短;俱浅,则距长。求比例法:以凸之顺收限为则。凸限十二,凹限一,则相距亦十二,恰当其分,所谓足距也。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        【评】《远镜说》是明末来华的德国传教士汤若望所传入的介绍望远镜的小册子。内容极为简单,对于凸凹二镜的装置原理未能讲清。郑复光通过实验研究之后,能够讲清楚了。
        物远在限距界外,凸切目视之则昏。外加一凸切之则益昏矣。若离之,则外凸以离目视远物得倒小象,有大光明理;内凸以切目视近镜得顺大象,有显微理。故外凸之倒者,内凸顺之,仍为倒;内凸之昏者,外凸制之使不昏;外凸之小者,内凸助之,则或小或大也(两凸俱浅或俱深皆见物小,内深外浅则见大,内浅外深则见小)。两凸相距必有定度,名曰“距显限”。此限取之最易,其推算法:两凸同深者,则倍顺收限;内深外浅者,以两顺收限并之;若内深外浅翻转,则为内浅外深,距短而无用。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        距显限两凸不论深浅,见物皆清。若两凸相距在内凸切显限内,则外凸之微疵毕见,而外象多昏。引之使出切显限外,则外凸之疵渐隐而外物之倒象遂清,成距显限。再引之出距显限,则视外物不清。至倍距显限,则视外凸亦不清。而引目稍离内凸则显,外凸大而光烂然。使引目再离如法,则物清而小,复成顺象(内凸距外凸既倍距显限,距目又出顺收限外,则视外凸为倒象,其视外凸所含之倒物景必复顺矣),如凹理,是为大光明限。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        【评】两个凸透镜在郑复光的距显限的条件下,亦可组成望远镜。实际上这是刻卜勒氏的望远镜,两凸距离等于两镜焦距之和,且须外凸浅,内凸深。
        远镜三种……一凸一凹者,非大至寻丈不足用,止可施于观象,名曰观象远镜。两凸者,专施于窥筒,名曰窥筒远镜。四凸以上者,大之固妙,小之至尺馀,能力亦胜,游览最便,名曰游览远镜。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷三《圆叠》

        两凸者,名窥筒远镜,象限诸仪以代两耳者也。法作筒长与仪边称,简内口安深凸,外口安浅凸,其顺收限视仪之大小为则。设仪边足安一尺八寸之筒,则筒当一尺八寸,其外凸顺收限当一尺六寸,其内凸顺收限二寸为宜,所谓距显限之足距也。夫距显限原无施不可,而此率则长既与仪称,又恰是足距,与后游览镜通为一律,故著为定率也。其求法恒以仪体边之长与外凸或内凸四率求之,筒内安十字铜丝以窥所测,使恰合十字中心,虽物见倒象,而物小者可大,物远者可近,窥寻既易,且得中景,无嫌倒象也。……凡观象远镜亦止用两镜,所谓一凸一凹者也。小者长四五寸,胜于目力无几,殊不足用。而《远镜说》所极称妙者亦是此种,但未明言其尺寸耳。盖用以观象,非大不可观。《远镜说》之图,筒用七节,又有架座,以此推之,至小当有八九尺。又戴进贤星图中言五纬旁细星,有非大远镜不能窥视之语,今常见大镜径不过三寸,长不过五尺,不足以窥星。若倍其镜径六寸,则长当一丈矣。然则此器非可用于寻常,故专属之观象焉。……作游览镜,外用浅凸,与观象镜同,或一浅凸,或一深凸与一凹并而为一均可。内用深凸自三面至五六面均可,或同深,或稍有浅深,外多用一凸一凹相并,六凸以上则未之见。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷五《造远镜》

        凡作远镜,内镜与外镜距固以外镜顺收限为定度,然又因乎所视之远近、目力之优劣而生差。物近宜伸,顺均限理也。物远宜缩,顺收限理也。短视宜缩,内镜得力,凹理也。老花宜伸,外镜得力,凸理也。故必较定度加长,作套筒,以便伸缩之用。
        

清·郑复光《镜镜詅痴》卷五《造远镜》

        【评】郑复光通过对望远镜实物的考察及对透镜组成象的研究,使他能够对窥筒、观象、游览三种望远镜作出较为合理的分析和解释。
        远镜之理:物既远,不能使之近,隔以浅凸镜,则收光限处聚光而成倒影,目可近矣。然以目承倒影,目皮有物影,而光线散入目底,则不成影,但见镜光而己。置目在倒影之前,则光线未聚,以敛行入目,聚影不及目底,不可见矣。加以深凹,使光线变为平行,则目底成影而可见矣。置目在倒影之后,则光线既聚,复以广行入目,再聚影过于目底,亦不见底。加以深凸,使光线变为平行,则目底成影,而可见矣。加深凹者见形顺,加深凸者见形倒,皆视径变大。以内镜深凹、深凸之限,归除外镜浅凸之限,而得其比例焉。
        

清·邹伯奇《格术补》

        作远镜,外浅凸内深凹者,物形已见顺,故只用两镜而已,目可切镜而视。内深凹可狭,足目瞳而止,广亦无用。外浅凸宜广,广则视物多。然筒中无公聚光点,不能作界线以测视度,故游览可用,而测量舍旃。
        作远镜,外浅凸内深凸两镜者,目切镜而视,则视物少,外浅凸狭限之也(则外镜要大)。须离内深凸如“收光限”处,作小望眼,亦足目瞳而止,以收外内镜光。其视物之多,因内凸镜之广。其聚光之盛,因外凸之广。故外镜狭,不过光不盛。内镜狭,则令见物少。……外凸镜收光至此,内凸镜亦收光至此,是为公聚光点。于此作微丝界格,则可量取度分,是为两凸倒象测量远镜。
        

清·邹伯奇《格术补》

        于外凸镜收光限之前加一深凸,令聚光缩短,再于聚光之后加一更深凸为目镜,令光线平行,则物形亦倒,而视径愈变大。其中镜、目镜之距,以中镜收外镜可至目镜,目镜收光限不能至中镜为率,目镜径可小,中镜径宜大,大则视物多也。其公聚光点,在中镜目镜之间。亦可为界线,以测度,此作三凸倒象镜之法。……若于外浅凸镜收光成倒影之后加一深凸镜,其深凸镜距倒影,长于深凸镜收光限,则能复成顺影。微长则顺影距镜远,影大而光微;太长则顺影距镜近,影小而光盛。酌中以倍深凸收光限为率,则倒影顺影距镜若一焉。再于顺影后加一深凸(此深凸收光限短于中镜),距顺影恰如其收光限,则光线变而平行入目,可见物顺象焉。然以目靠镜,亦见物少碍于外镜口也。离镜如收光之倍作望眼,则见物象满近目镜矣。近目镜径,宜等于中镜径,见物象乃多。又外镜须甚广,光色乃等。此作三凸顺象之法也。
        

清·邹伯奇《格术补》

        作玻璃远镜,俱以透光为用。其视物增目力多少,因镜凸凹深浅。欲增大力,外镜欲其浅,极浅则为筒须长广而难携;内镜欲其深,极深则镜径不能广,而视物少。故大力远镜,施之观象为宜,游览则不便也。
        

清·邹伯奇《格术补》

        【评】以上是邹伯奇通过实验研究,得出望远镜的原理。内容包括了伽利略式望远镜和刻卜勒式望远镜。
        凡作镜筒之法:外镜为一截,内镜为一截,两相套合,用以视物。物近则伸长,物远则缩短。近视眼则缩短,老花眼则伸长。若顺象三凸以上者,则为三截相套。欲视物多,则缩内镜,伸外镜;欲视径大,则伸内镜,缩目镜。其物之远近,目力之深浅,亦因之,以得极清明而止,此又活套之法也。
        

清·邹伯奇《格术补》

        用镜观象,必须作架。上下四方,转侧咸宜。然平视则逸,仰观则劳,乃作侧接回光之法:于镜受物光之后,侧置平面镜于中,以接光线,使光线折而横射,乃如法做深凸视之,则测地平至天顶,莫不平视矣。
        

清·邹伯奇《格术补》

        作回光铁镜之法:为长广铜筒,筒口虚空,中置深凹小铁镜,面向内。背用曲柄持正,外连螺丝柄取进退。筒底内安浅凹大铁镜,面向外。中开孔如小凹镜径,以受光线。筒底外安短小筒,径如大铁镜之孔。筒前后各安一深凸玻璃镜,前镜收光,要长于筒;后镜收光,要短于筒。筒口外再安短筒盖,钻小孔为通光望眼。物光由大筒口内四周空虚射入,浅凹大铁镜面受之,回光成倒影后,射上深凹小铁镜,再折而下过大铁镜孔,透深凸玻璃镜而入,复成顺影。又透入后深凸玻璃镜,变平行入目。望眼必小者,以稍大则漏外光;然太小则但见小铁镜黑影。须由小渐钻大,至适足容大铁镜回光之小影而止,则视物象明显也。此镜为用回光,大镜浅凹,则回光长,而成倒影大。接以深凹,受光既短,又回光折照于深凸玻璃之下,则发光远而成顺影更大矣。以透光玻璃镜言之,如筒口安浅凸,透光成倒影亦大,接以深凸,复成顺影。倒影距深凸既近,则顺影距深凸必远,而影更大,其理一也。然透光直下,筒须倍长,回光则折上而复下,筒可减半,此其巧也。
        又法:物光射入浅凹铁镜回光,及其未成倒影,接以深凸回光小铁镜,则光线折而下,透筒底下深凸玻璃,亦成倒影甚大。再隔深凸视之,见物倒象亦甚大也。以透光言之,如外浅凸内深凹之镜,物光线过深凹镜之后,本已变为平行线,虽极远不能成影,使抽深凹稍出,则光线仍敛行,可成倒影,其理又一也。而其为筒亦当倍长于回光者焉。
        

清·邹伯奇《格术补》

        【评】邹伯奇所说的“回光铁镜”就是反射望远镜,这是中国历史文献中最早详细论述反射望远镜的资料。
        近世西洋精于历法一名士,务测日月星辰奥理而哀其目力尪赢,则造创一巧器以助之。持此器观六十里远一尺大之物,明视之,无异在目前也。持以观月,则千倍大于常。观金星,大似月,其光亦或消或长,无异于月轮也。观土星,……圆似鸡卵,两侧继有两小星,其或于本星联体否,不可明测也。观木星,其四围恒有四小星,周行甚疾,或此东而彼西,或此西而彼东,或俱东俱西,但其行动与二十八宿甚异,此星必居七政之内别一星也。观列宿之天,则其中小星更多稠密,故其体光显相连若白练然,即今所谓天河者。待此器至中国之日,而后详言其妙用也。
        

阳玛诺《天问略》

        【评】阳玛诺为葡萄牙传教士,于1610年来华。《天问略》撰于1615年,距伽利略于1609年创制第一架天文望远镜,仅6年。文中所说的“巧器”即是望远镜,“近世西洋精于历法一名士”即指伽利略。此条为中国关于望远镜的最早文字材料,此时望远镜的实物尚未带入中国。
        用玻璃制一似平非平之圆镜,曰筒口镜,即前所谓中高镜,所谓前镜也。制一小洼镜,曰靠眼镜,即前所谓中洼镜,所谓后镜也。须察二镜之力若何,相合若何,长短若何,比例若何。苟既知其力矣,知其合矣,长短宜而比例审矣,方能聚一物象,虽远而小者,形形色色不失本来也。……镜只两面,但筒可随意增加,筒筒相套,可以伸缩。又以螺丝钉拧住,即可上下左右。但视镜止用一目,而以视二百步外之物为例,远达六十里。可以观月、观金星、太阳、木星、土星及宿天诸星。视太阳及金星时,则加青绿镜,或置白纸于眼镜下观太阳。此外可用以航海,用以在暗室画图,而尤可用于战争。
        

汤若望《远镜说》

        【评】这是中国关于制造望远镜的最早文献。《远镜说》成书于1626年,系由德国入华的传教士汤若望与明钦天监官员李祖白合译的。