11世纪，人类对于光学的研究开始进入“现代”阶段，各种利用光学现象的秘密“把戏”逐渐被揭开神秘面纱，当光线被赋予几何的秩序，先驱学者们终于看到了自然法则的精密齿轮，这场静默的革命，让光的轨迹从神谕的隐喻化作可丈量的诗行，为后世铺就了一条用理性丈量宇宙的星途。

11世纪

• 11世纪初，被誉为“现代光学之父”的阿拉伯科学家伊本·海什木（Ibn al-Haytham，965-1040）
  • 指出光是由太阳等发光物体发出，物体因反射了光线，再进入眼睛从而被看到，即视觉入射理论；
  • 对球面镜和柱面镜的正投影规律展开研究，提出了经典的“海什木问题（球面镜正投影问题）”，引起众多学者在此基础上对各类弧面镜继续展开研究；
  • 对小孔成像和暗箱进行深入研究，认同更小的洞可提供更清晰的图像；
  • 还研究了透镜和大气折射产生的放大倍数，这些研究巩固了暗箱理论的基础；
  • 对视觉暂留现象的研究提及很难在旋转的衣服上辨别出不同的颜色，推断视力需要一些时间才能辨别一种颜色。
  • 海什木在软禁期间完成了其七卷本光学著作《光学全书》（Book of Optics，1011-1021），因处于欧洲“黑暗时期”而未能及时推广，直至13世纪，一位不知名学者把这本书翻译成拉丁文才开始在欧洲广泛流传。
  • 其光学理论和以实验验证猜想的科学精神，影响了随后几个世纪欧洲的科学研究。

• 11世纪后期，中国宋代科学家沈括（1031-1095）在其《梦溪笔谈》（1088）再次详细解释了凹面镜成像、小孔成像、凹面镜焦点，凸面镜和平面镜照影差异等光学现象，也提及造镜技艺的失传。
  • “阳燧照物皆倒，中间有碍故也。算家谓之格术。如人摇橹，臬为之碍故也。若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。阳燧面洼，以一指迫而照之则正；渐远则无所见；过此遂倒。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之，本末相格，遂成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见。阳燧面洼，向日照之，光皆聚向内。离镜一、二寸，光聚为一点，大如麻菽，著物则火发，此则腰鼓最细处也。”
    • 这段文字形象地描述了小孔成像现象：当飞鸟或楼塔的光线被窗缝（小孔）遮挡时，形成的影子会与物体运动方向相反（如鸢东飞则影西移），且影像呈现倒立状态。沈括通过这一现象，结合凹面镜（阳燧）成像的原理，进一步指出“光沿直线传播”是倒影形成的根本原因。虽未建立现代数学模型，但已蕴含光路直线性的科学直觉，为后世光学研究奠定了基础。
  • “古人铸鉴，鉴大则平，鉴小则凸。凡鉴洼则照人而大，凸则照人面小。小鉴不能全视人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而能全纳人面，仍復量鉴之小大，增损高下，常令人面与鉴大小相若。此工之巧智，后人不能造。比得古鉴，皆刮磨令平，此师旷所以伤知音也。”

• 11世纪，一种被称为“读书石”的透镜在欧洲出现，据说最初是把玻璃球切开两半制成的。而在11-12世纪维京人坟墓中发现的一些晶石透镜，也和读书石相似。

12世纪

• 英国哲学家罗伯特·格罗斯泰斯特（Robert Grosseteste，1175-1253）：
  • 融合奥古斯丁神学与数学光学思想，提出光的本质理论；
  • 虽仍支持视觉出射理论，但也提出通过实验来验证推测；
  • 强调数学和几何在光学研究中的重要性，用镜子和镜头进行光学实验，寻找曲面透镜投影规律；
  • 提出当光学被很好地理解后，便能让放得很远的东西看起来很近，反之亦然，甚至可控制物体的视觉距离。

13世纪

• 英国哲学家罗杰·培根（Roger Bacon，约1214-1293/1294）谈论到利用暗箱和小孔成像来观察室外景色或日食，提出将几何学应用于光学、光直线传播、反射定律，使用透镜对物体进行放大，描述透镜成像原理，为望远镜发明奠定基础。
• 培根曾致力于在大学课程中增加光学课程，但因批判经院哲学、主张实验科学被逐出大学讲坛。

• 13世纪下半叶，玻璃镜片研磨和抛光工业开始发展，最初集中在威尼斯和佛罗伦萨，后来荷兰和德国也出现了镜片制造中心。

• 波兰裔物理学家维帖洛（Witelo，约1230-1278）汇编了一部光学著作《透视》（10卷，约1270年完成），系统阐述几何光学与生理光学（包括视觉心理学），提出光沿直线传播的早期观点，并探讨透镜成像原理。他仔细研究了折射，发现折射角与入射角不成正比，但没有意识到全内反射。

• 法国作家让·墨恩（Jean de Meung，约13世纪）在《玫瑰传奇》（Roman de la Rose）第二部中引入大量议论与百科知识（天文、地理、伦理），成为中世纪“社会百科全书，其中提及“魔镜表演”， 还描述了一种投影的镜子，所投影像可以在水里或空中，且“十分有活力”。
  • Lorris G. translated. (2016). De The Romance Of The Rose. https://archive.org/details/LorrisGuillaumeDeTheRomanceOfTheRose

• 约1290年，法国天文学家圣克劳德·威廉（William of Saint-Cloud）撰写了一份手稿，详细地向人们介绍如何制作暗箱来观察日食，这使暗箱的原理和小孔成像现象被更多人所认识。

• 13世纪末，相传西班牙裔医生、炼金术师阿纳多斯·诺瓦（Arnaldus de Villa Nova，约1240–1311）可能使用到带有图像翻转功能的暗箱，带来了一种特殊的“运动表演”，让演员在外边表演，观众在昏暗房间里观看暗箱投影在墙上的动态影像，甚至还考虑到配音。

• 13-14世纪，我国元代科学家赵友钦（约1271-1335）在《革象新书》中详细记载了一个严谨的、已具现代科学实验精神的小孔成像对比实验（“小罅光景”实验），成为最早的关于小孔成像的科学研究。
  • 实验包括改变孔的大小和形状，改变光源的强度，改变光源、小孔和“屏幕”之间的距离等，观察并记录这些变化对成像效果的不同影响。
• 《革象新书》被收入《永乐大典》并传世。

15世纪

• 约翰内斯·丰塔纳（约1395-1455，Johannes De Fontana）在其《战争器械之书》（Bellicorum Instrumentorum Liber，约1420）中也描绘到一种“魔法灯笼”。画面中一人手持灯笼，投影出一个小恶魔的形象，配文“夜间出现吓唬观众”，由于配图潦草，灯笼看起来只是简单地利用烛火做光源，投影原理可能类似于影灯或走马灯。
  • 在意大利文艺复兴早期的工程文献中，他常被归类为“幻想工程师”，其设计是否真实实现难以考究。

• 意大利画家、发明家达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452-1519）的手稿涉及大量光学和机械内容，
  • 他探讨了一些关于眼睛是如何工作的观点，但似乎并未能明确地解释该问题；
  • 提及到视觉暂留现象，指出快速移动的人似乎会给自己的路径涂上色彩印记，闪电在乌云中移动时像一条发光的蛇，挥舞一个亮点会看到火焰余晖等；
  • 对暗箱进行了完整的描述，有270张关于暗箱的画稿，对不同的光圈形状和孔径进行成像测试。
  • 但这些内容在1797年被物理学家乔瓦尼·文丘里（Giovanni Battista Venturi，1746-1822）破译并发表之前鲜为人知。
  • Leonardo da Vinci. (2008). Notebooks. OUP Oxford, 133.
• 达·芬奇特殊的“镜像字”书写习惯以及部分画作，后来也被认为也可能和光学研究有关。

16世纪

• 平面玻璃板制作技术得以完善，实用的玻璃镜开始出现。玻璃镀锡技术开始用于镜子生产，均匀、高反光率的玻璃镀锡在威尼斯盛产，价格极度昂贵。后有法国工厂盗取了该技术，实现了镜子的大规模生产，虽不光彩，但确实推动了镜子的普及。欧洲几个兴盛的玻璃制造产业圈，为高质量光学镜的研发提供了基础。

1521

• 相传意大利画家、建筑家塞萨尔·切萨里亚诺（Cesare Cesariano，1483–1543）在其《建筑论》（Treatise On Architecture，1521）记录了关于暗箱投影的描述，记录了一位僧侣（Papnutio）的实验，对暗箱的形状和尺寸都给出了清晰的描述。
  • 已知最早公开发表的暗箱详细记录之一。
  • 他被认为是达芬奇的学生，但达芬奇的手稿直到1797年才被解读，两者关联性难考，《建筑论》基于维特鲁威的著作整理而成。
• Gernsheim H. (1914). The History of the Camera Obscura From the Earliest Use of the Camera Obscura in the Eleventh Century. https://precinemahistory.net/1400.htm

约1540

• 德国数学、天文学家伊拉斯谟·赖因霍尔德（Erasmus Reinhold，1511-1553）发表了如何使用暗箱观看日食或街景。
  • 哥白尼学说的早期支持者，但受限于时代宗教环境，未公开挑战托勒密体系。

1545

• 荷兰数学家杰玛·弗里修斯（Gemma Frisius，1508-1555）在其《射电天文学与几何学》（De Radio Astronomica et Geometrica，1545）中发表了使用暗箱观测日食的插图，成为第一幅公开发表的暗箱图像。

1550

• 意大利博学家吉罗拉莫·卡尔达诺（Girolamo Cardano，1501-1576）发表了已知最早的有“双凸透镜”的暗箱，并详细描述了透镜如何提高投影图像的清晰度和亮度。
  • Vaquero J.M., Vázquez M., (2009). The Sun Recorded Through History. Berlin: Springer Science & Business Media, 104.
  • Girolamo Cardano. (2015). https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/cardano.html

1558

• 意大利博学者波尔塔（Giambattista della Porta，1535-1615）《自然魔法》（Magia Naturalis，1558）
  • 系统总结了暗箱原理，为后来摄影技术的发明奠定基础，
  • 详细描述了多种凹透镜和凸透镜的功能和原理，平面镜和透镜的组合使用（翻转图像），以数学方式解释它们的折射特性，还包含多种投影方法的具体操作说明。
  • 此书后被多次翻译出版，在欧洲地区广为流传，帮助人们更加了解透镜和镜子的作用，很大程度上推动了暗箱的进一步发展。
  • Porta. G. (1558). Natural Magick (1658 English Translation). http://web.archive.org/web/20180416080731/http://www.mindserpent.com/American_History/books/Porta/jportat2.html

约1560年代

• 意大利金匠、雕塑家和画家，被誉为“风格主义艺术的代表人物”的本韦努托·切利尼（Benvenuto Cellini，1500-1571）在其自传中声称曾在罗马竞技场举办过一次召唤怪物的表演，但没有解析所用技术。但根据他的生平经历和所处环境，这有可能是一场利用到暗箱投影技术的表演。

1573

• 意大利科学家、工程师、数学家埃格纳蒂奥·丹蒂（Egnatio Danti，1536-1586）在其对欧几里得光学论文的译著中提及使用凹面镜来翻转倒立的投影。
  • Danti E. (1573). La Prospettiva di Evclide. Fiorenza: Nella Stamperia de’ Giunti, 82-83.

1585

• 意大利数学家、工程师詹巴蒂斯塔·贝内戴蒂（Giambattista Benedetti，约1530-约1590）再次提及使用平面镜和透镜来校正图像。
  • Gorman, M. J. (2003). Art, optics and history: New light on the Hockney thesis. Leonardo. 36(4), 295–301.

17世纪

• 17世纪初，德国天文学家约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler，1571-1630）发表了多篇关于镜反射和针孔相机原理等研究报告，是术语“暗箱”的创造者。
  • Wenczel N. (2007). The Optical Camera Obscura II. https://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Preprints/P333.PDF
• 他把眼睛比作相机暗箱，对晶状体和视网膜的作用提供了较为令人信服的解释，进行了利用透镜增强投影图像的实验，还提到放大投影、双凸透镜使用和反转图像的优势。
  • Dupré, S. (2008). Inside the "Camera Obscura": Kepler's Experiment and Theory of Optical Imagery. Early Science and Medicine, 13(3), 219-244
  •  Ilardi, V. (2007). Renaissance Vision from Spectacles to Telescopes. American Philosophical Society, 220.
• 而他更为人所知的成就是发明了开普勒望远镜（凹透镜物镜+凸透镜目镜），发现超新星。

• 荷兰工程师、发明家科内利斯·德雷尔（Cornelis Drebbel）被认为在17世纪初发明了自动精密透镜研磨机。

1621

• 荷兰天文、物理学家威理博·斯涅尔（Willebrord Snellius，1580-1626）
  • 通过实验发现了光线从一种透明介质到另一种透明介质时，入射角和折射角之间折射数学定律，即n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂，称为“斯涅尔定律”。
  • 有趣的是，斯涅尔也没有直接发表该成果，直到1703年才由克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695）正式发表并命名。
  • 而惠更斯很快便会成为幻灯时代的揭幕者了。

1637

• 法国数学家勒内·笛卡儿（René Descartes，1596-1650）
  • 在斯涅尔坐标几何学的基础上，用正弦函数对该定律进行推证，还独立地发现了“反射定律”。
  • 把眼睛比作相机暗箱，把视网膜描述为摄像机的屏幕。
  • “我思故我在”（Cogito, ergo sum）的提出者，开创近代哲学认识论转向，影响深远。

• 约1630-1640年代，意大利数学家博纳文图拉·卡瓦列里（Bonaventura Cavalieri，1598-1647）
  • 推进了关于透镜表面曲率、半径与焦距的计算。

17世纪中叶，人类对科学技术的探究与积累终于带来“幻灯”，这不仅催生了“幻灯动画”，也是“摄影”和“电影”的重要基础。

电影机的前身是幻灯机，而幻灯机的诞生又依赖于多项人类科技文明的积累：如小孔成像、暗箱投影、反光镜、透光镜、制作技艺、研磨技术、人造光源等等……它们走过了漫长的岁月。

Before 前5世纪

前5世纪-前3世纪

• 古希腊哲学家恩培多克勒（Empedocles，约前495—约前435）和柏拉图（Plato，前427—前347）等都提出了所谓的“视觉出射理论”，认为眼睛发出光线从而视物，这种错误理论在接下来的十几个世纪中影响着欧洲光学基础。
  • 古希腊文明一直被视为欧洲古文明代表，其哲学观点至今仍具影响力，但古希腊文明是建立在神学基础上的，当时很多学说出于思辨，而非实证，还夹带着神学传说，这在科学研究中很容易出错。

• 撇开无文字记录的透镜推测，已知最早关于透镜的确凿记载，是前424年古希腊喜剧作家阿里斯托芬（Aristophanes，约前446—前385）的戏剧《云》中提到的“燃烧玻璃”。
  • Aristophanes. (423 BC). Translated by William James Hickie. The Clouds(eBook). https://www.gutenberg.org/files/2562/2562-h/2562-h.htm
  • 约前3世纪，古希腊数学家阿基米德（Archimedes）提出在战争中使用“燃烧玻璃”放大太阳热度，烧毁敌人船只。
  • 有趣的是，到18世纪末，发明家罗伯逊（原名Etienne-Gaspard Robert，Robertson是其艺名）再次向法国政府提出“燃烧玻璃”计划，被拒后他专注于研究幻灯表演，成为幻灯动画剧院的开创者之一。

• 古希腊在前5世纪左右也有使用凹面镜取火。
  • 洪震寰. (1960). 我国古代的球面镜及其他. 杭州大学学报(1), 11-24.

前4-3世纪，中国恰逢思想和文化激烈辩论的百家争鸣时代（前770-前221），和古希腊最大的不同之处，是中国春秋战国诸子百家们的宗教和信仰体系并不统一，甚至出现无神论者。

• 以墨子（前476—前390，或前480-前420）为代表的墨家，作为中国古代自然科学研究先驱，其代表作《墨经》（约前388年）：
  • 明确指出了“目以火见”，即视觉入射理论；
  • 最早的“小孔成像”确凿记录，和光的直线传播：
    • “景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故成景于上，首敝上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景障内也”
  • 焦点原理：“景到（倒），在午有端与景长，说在端”；
  • 也有关于平面镜、凹面镜和镜反射现象的描述。

• 《庄子·天下篇》（约前300-前233）中也记载了光在两个反光镜之间反复反射的现象。
  • “鉴以鉴影，而鉴以有影，两鉴相鉴重影无穷。”

可惜的是，墨家主导的自然科学主义并不合适当时的封建集权，随着墨家退出历史舞台，科技发明在接下来很长的一段时间里被当作“奇技淫巧”“市井娱乐”……

• 古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle，前384-前322）在《问题·十五》中
  • 记录了小孔成像现象，指出洞越小，图像就越清晰，而不管小孔的形象为何，通过的光总是呈现圆形的；
  • 在讨论余像时，提到了“视觉暂留”的现象，
  • 但也提出了诸如人可视物是因为物体本身会发出光等错误的光学理论。

• 被誉为几何光学开创者的欧几里德（Euclid，约前330—前275）著《光学》一书。
  • 虽然也赞同视觉出射理论，但指出我们所看到的图像，是由两只眼睛所看到的不同的图像“融合”而成的（即双眼视觉），
  • 利用几何学讨论“透视”理论，指出光的直线传播并提及反射定律，对平面镜和曲面镜展开研究。
  • Euclid. Translater by Burton H. E. (1945). The Optics of Euclid. Journal of the Optical Society of America. Vol35. Number 5, 357-372.

前3-前2世纪

• 古代镜子以青铜、铜、银或其他金属制作，后来，一种被称为“高锡青铜”的合金被用于制作镜子，其反光和颜色还原度比以前的镜子更好，为光学研究提供了更好的条件。
• 这种合金的确凿起源虽难以考究，但可能与中国的青铜镜“粉以玄锡”的处理技术有关。
  • 《淮南子·修务训》（西汉刘安王，前2世纪）：“明镜之始下型，朦然未见形容，及其粉以玄锡，摩以白旃，鬓眉微毫可得而察。”
• 这种合金能提供更明亮和清晰的反射，博物馆收藏的汉唐古镜多有检测到含高锡的薄膜表层，西方文献资料中关于高锡青铜的信息大多描述为1世纪左右在中国出现。
• 高锡青铜后来成为精密光学仪器的重要反射镜原料，直到镀金玻璃等更现代的材料出现。

前1世纪

• 透镜可能已经被罗马人用作纠正近视的眼镜。

1世纪

• 随着吹制玻璃技术的发明，玻璃镜子开始在黎巴嫩发展，但早期玻璃镜制作方法会造成明显的图像扭曲，实用性不高。

• 希腊数学家海伦（Heron von Alexandria，生卒不详，活跃于约62年前后）在其著作《反射光学》（Catoptrica）中描述了凹面镜、凸面镜和平面镜，是已知最早关于希腊镜子的文字记录。
• 他用几何方法研究了平面镜反射，证明入射和反射角度相等。

2世纪

• 约160年，希腊数学家克罗狄斯·托勒密（Claudius Ptolemy，约90-168）的《光学》一书，研究了光线在不同介质中的折射角度，但他可能调整了测量结果以符合其折射角与入射角成正比的错误假设。
  • Lloyd, G.E.R. (1973). Greek Science After Aristotle. New York: Norton, 131–135.
• 托勒密也解释了双眼视觉现象，将错觉的成因分为光学因素或判断性因素，探讨过视觉暂留现象，描述一个有不同颜色的陶工轮子，在快速旋转的时候颜色会混合成一种，轮子上的圆点看起来像圆圈等。
  • Ross, H. E., & Plug, C. (1998). The history of size constancy and size illusions. In V. Walsh & J. Kulikowski (Eds.), Perceptual constancy: Why things look as they do. Cambridge University Press, 499–528.
  • Smith, A. M. (1996). Ptolemy’s Theory of Visual Perception: An English Translation of the “Optics” with Introduction and Commentary. Transactions of the American Philosophical Society, 86(2), iii–300.
• 其研究在17世纪以前欧洲和阿拉伯地区很有影响力。

5世纪

• 随着罗马帝国的没落，欧洲进入所谓的“黑暗时代”，自然科学研究备受打压。

6世纪

• 6世纪末：中国进入“隋唐盛世”，经济繁荣和思想开放为自然科学提供了物质保障，但各种技术门类被排除在科举制度之外，技术研究依靠被视为劳动者的工匠们承担。
• 隋唐时代关于光学的研究更多集中在各种装饰性灯具的发明与制造上。始兴于隋唐的“灯会”，灯轮、灯树、灯楼、灯笼、灯台、影灯、水灯、孔明灯等，成为世人对大唐盛世的经典印象，也可能是最早的光影艺术节。
• 虽然工匠大师们作出了大量贡献，但他们的传承习惯也容易导致技艺“失传”，以至于我们如今只能从文人墨客的华丽诗句中猜想其奥妙。
  • ​隋炀帝杨广（569-618）《元夕于通衢建灯夜升南楼》​（606）：“法轮天上转，梵声天上来。
    灯树千光照，花焰七枝开。”
  • 薛道衡（540-609年）《和许给事善心戏场转韵诗》​：“京洛重新年，复属月轮圆。
    竟夕鱼负灯，彻夜龙衔烛。”
  • 卢照邻（约635-686）《十五夜观灯》（约670）：“锦里开芳宴，兰缸艳早年。缥缈纤纤月，荧煌闪闪灯。”“荧煌”形容灯光折射效果。
  • 陈子昂（661-702）《上元夜效小庾体》​（690）：“神灯佛火百轮张，刻像图形七宝装。影里如闻金口说，空中似散玉毫光。”
  • ​苏味道（648-706）《正月十五夜》（705）​：“火树银花合，星桥铁锁开。”
  • 崔液（？-714）《上元夜》​（约705）：“玉漏银壶且莫催，铁关金锁彻明开。谁家见月能闲坐？何处闻灯不看来？”
  • 张祜（约792-853）《正月十五夜灯》​：“千门开锁万灯明，正月中旬动帝京。三百内人连袖舞，一时天上著词声。”
  • 孟浩然（689-740）《同张将蓟门观灯》（约705）：“蓟门看火树，疑是烛龙燃。”
  • 张说（667-730）《十五日夜御前口号踏歌词》​（705）：“花萼楼前雨露新，长安城里太平人。
    龙衔火树千重焰，鸡踏莲花万岁春。”
  • 张说《东都酺宴四首》（725）​：“灯楼千仞压寰瀛，烛影星桥接凤城。”
  • 王建（约765-830）《夜看扬州市》​（800）：“夜市千灯照碧云，高楼红袖客纷纷。”
  • 李商隐（813-858）《观灯乐行》（835）​“月色灯山满帝都，香车宝盖隘通衢。”

7世纪

• 甘肃敦煌莫高窟第401窟的敦煌壁画《持钵菩萨》（隋，581-619）中，描绘了​一个菩萨手持透明玻璃钵的场景，通过淡墨渲染表现器皿的半透明性，透过盏体可看到菩萨手指轮廓，体现画师对光线穿透性的观察。
  • 莫高窟第401窟. 敦煌研究院. https://www.dha.ac.cn/info/1425/3601.htm

8世纪

• 弃官隐居的诗人张志和（732—774）在其《玄真子》
  • 提及视觉暂留现象：“烬火为轮，其常也非轮，而不可断者，疾乎连也。”
  • 已知最早的人工彩虹模拟实验：“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状，而不可直者，齐乎影也。”
  • 也谈到光与影的关系、凹镜成像等光学内容。

• 僧一行（683-727）《大衍历》（724）载：“日南至，影短而赤；日北至，影长而黑。”通过圭表测量日影长度变化，验证太阳视运动规律，体现对光直线传播的认知。

• 李白（701-762）《秋浦歌》（天宝年间，742-756）：“炉火照天地，红星乱紫烟。”冶炼场景中火光与烟雾的折射、散射现象描写。

9世纪

• 段成式（约803-863）《酉阳杂俎》（853）提及水晶透镜：“有人于江上见一道人，取水精一块，大如鸡卵，磨之成镜，照见脏腑。”

• 阿拉伯哲学家肯迪（Al-Kindi，约796—873）开发了一种理论，认为“世界上的一切，都会向各个方向发出射线，充满整个世界”。
• 他认为亚里士多德（Aristotle，前384-前322）的光学观点并不完善，而欧几里得（Ευκλειδης，前330-前275）基于几何模型的光学理论（即几何光学）更占优势。
  •  Lindberg, David C. (1976). Theories of Vision from al-Kindi to Kepler. Chicago: University of Chicago, 19.
• 肯迪的论文后来被翻译成拉丁文，成为影响欧洲现代光学启蒙的重要阿拉伯文本之一。

10世纪

• 伊斯兰黄金时代活跃在巴格达的数学、物理学家伊本·萨尔（Ibn Sahl，约940年—1000年）研究了曲面镜和透镜是如何弯曲和聚焦光线的，提出了一个在数学上等同于“斯涅耳定律”的折射定律（入射角正弦与折射角正弦成固定比例），用于计算当光线聚焦在某一点上时，透镜或曲面镜需要的形状，为透镜制造奠定基础。但此成果当时并未被广泛传播，直到17世纪由威理博·斯涅尔（Willebrord Snellius，1580-1626）再次发现。
  • Rashed, R. (1990). A Pioneer in Anaclastics: Ibn Sahl on Burning Mirrors and Lenses. Isis. 81(3), 464–91.

中国汉代（前202年－220年）出现了一种可以“投影”的“透光鉴”（透光镜），当作为照影镜子使用时，与普通青铜镜无异，但当强光打在镜面上时，其反射出的光斑就会呈现出与镜背面的图案，好像光“透过”了铜镜，把背面的图案反射出来。经过现代科学研究，这类镜子的“投影”是通过特殊的铸造技术实现的，镜面非常薄，背面的文字和图案也在正面的镜面上留下了肉眼难辨的低浮雕，虽非真的透光，但这是古人对投影的成功探索。

• 藏于河南博物院的“见日之光”透光镜
  • 西汉铜器，直径7.9厘米，重66克，1953年在洛阳采集。主要纹饰系八曲连弧纹，镜铭为：“见日之光，相思勿忘”八字。
  • 西汉见日之光透光镜. (n.d.). 河南博物院. https://www.chnmus.net/ch/collection/appraise/details.html?id=512152278364847518
• 藏于上海博物馆的西汉“见日之光”透光镜
  • 直径7.4厘米，重50克，边阔且厚，镜背中央是一圆形的镜钮，内圈为八曲连弧纹，外圈有铭文：“见日之光，天下大明”八字。每字之间以卷云纹和田字纹相隔。“见日之光天下大明”是西汉中期青铜镜铭文中的习惯用语。制此镜约在武帝以后。
  • 当作为照影镜子使用时，与一般的青铜镜无异，但当用光打在镜面上时，其反射出的光斑就会呈现出与镜背面类似的图案，就好像光“透过”了铜镜，把背面的图案反射出来了。
  • “见日之光”镜. (n,d,). 上海博物馆. https://www.shanghaimuseum.net/mu/frontend/pg/article/id/CI00000342
• 藏于上海博物馆的西汉“内清质以昭明”透光镜
  • 西汉中晚期，直径11.5厘米，重280克，边阔且厚，镜背也有内外两圈，内圈有一个同心圆环及八曲连弧纹，中心也有一个圆钮。外圈有铭文：“内清质以昭明，光像夫日月”，每字之间夹一“而”字。
  • 中国工艺美术大辞典.1989：289.

• 我国最早关于透光镜记载，见于隋唐之际王度的神异小说《古镜记》（约617-625年间）：“承日照之，则背上文画，墨入影内，纤毫无失。”

• 河南省遂平县文化馆藏有两面唐代宝相花透光镜。
  • 一面是宝相花透光镜，1975年出土于遂平县修复河堤的月儿湾工地上。直径16.9厘米，半球形钮，钮径1.5厘米，重500克。镜背有七朵全开的花朵，一朵居中，六朵分布于周围。
  • 王恺.新发现一面唐代透光镜[J].中原文物，1981（2）：20.
  • 另一面是八角形宝相花透光镜，1985年出土于遂平县诸市乡任马庄村一墓葬。直径17.9厘米，半球形钮，镜边高出，边厚0.3厘米，背有七枝花朵，一朵居中，六朵分布于周围。
  • 赵中强.遂平县又发现一面唐代透光镜[J].中原文物，1985（2）：30.

• 宋代沈括（1031-1095）的《梦溪笔谈·器用》（约11世纪）载：“世有透光鉴，鉴背有铭文，凡二十字，字极古，莫能读。以鉴承日光，则背文及二十字，皆透在屋壁上，了了分明。人有原其理，以谓铸时薄处先冷，唯背文上差厚，后冷而铜缩多。文虽在背，而鉴面隐然有迹，所以于光中现。予观之，理诚如是。然予家有三鉴，又见他家所藏，皆是一样，文画铭字无纤异者，形制甚古，唯此鉴光透其他鉴虽至薄者皆莫能透，意古人别自有术。”
  • 根据沈括的描述，透光镜的制作方法在宋代可能已经失传，也可能是秘传而致使沈括只能用推测的方式描述其制作原理。

• 元代吾邱衍（1272-1311）在《闲居集》也有关于透光镜的描述：“假若镜背作盘龙，亦于镜面窥划作龙，如背所状，复以稍浊之铜填补注之，削平镜面，加铅其上。向日射影，光随其浊分明暗也。”
  • 明代的何孟春，明清之际的方以智，清代的徐康、徐元润也都赞同吾邱衍的看法。
    • 西汉见日之光透光镜. (n.d.). 河南博物院. https://www.chnmus.net/ch/collection/appraise/details.html?id=512152278364847518
  • 吾邱衍的记载是现存最早对透光镜成因的系统性解释之一，反映了元代学者对光学现象的观察与思辨。其“填补法”假说虽未被现代科学证实，但为后世研究提供了重要参考。

• 透光镜随着对外贸易流传海外，被称为“中国魔镜”，“魔镜投影”这个概念也随之传播，引起很多人的好奇和研究，因此不能排除它对后来相关研究的启发性作用。
  • 在一些欧洲的史料中，日本大概在江户时期（1603-1868）以后（约我国明朝），也被认为制作出这种透光镜，因此有“东方魔镜”一说。到了明治初期（1868-1885），“魔镜”已经比较普遍。

• 西方人研究透光镜始于在1830年代，普林赛泊在加尔各答偶然看到了这种“魔镜”，并在《亚洲学会杂志》上作了描述，欧洲科学界对铜镜之所以能“透光”进行过持续一个世纪之久的研究讨论，直到1932年布拉格才能在对“魔镜”写出他的确定的解释，即光学中的长光程放大效应。
  • 西汉见日之光透光镜. (n.d.). 河南博物院. https://www.chnmus.net/ch/collection/appraise/details.html?id=512152278364847518
  • J.Needham.“Science and Civilisation in China”，vol.IV: 1，p.94-97.

• 1975年，复旦大学光学系“复刻”了一枚西汉铜镜，再利用淬火、研磨的方式使之获得“透光”，从而提出“ 西汉透光镜是通过快速冷却方法加工出来的”观点。认为铜镜淬火过程中，产生淬火应力，在淬火应力作用下，镜面各部就可能产生曲率差异。
  • 上海博物馆，复旦大学光学系.解开西汉古镜“透光”之谜[J].复旦学报（自然科学版），1975（3）：1-10.

• 1982年，上海交通大学也对透光镜的透光效果进行区分，分为半透光和全透光，并对其非图文部分厚度测定，发现全透时镜体非图文处厚度为0.4毫米, 半透为0.5-1 毫米。
  • 何堂坤.关于透光镜机理的几个问题[J].中原文物，1982(4)：56-62.

• 2002年，鄂州博物馆对古铜镜做了实验，通过多次对古铜镜进行研磨抛光，使铜镜最终获得了透光效果。实验发现正是由于汉代铜镜背纹上出现了明显的厚薄差异，才使得镜体的合金在浇注后的结晶过程中，根据不同的厚度形成了不同的金相结构。因各种金相结构的硬度值不同，致使磨出的镜面产生曲率，从而产生“透光”效应。可以说，镜体剖面几何形状中厚薄的差异越大，镜面在加工过程中就越容易被磨出曲率来。
  • 董亚巍.古代“透光镜”产生的原理及其复制研究[J].江汉考古，2002（2）：82-86.

• Berry, M.V. (2006). Oriental magic mirrors and the Laplacian image. European Journal of Physics, 27, 109-118.

反光镜和透镜，也许是动画技术发展史中最容易被忽略重要功臣，是光学研究必不可少的组件，在光学设备中默默地传送着动画影像。

无考年代

反光镜起源久远难以追溯，古人很可能是从水和石头发现光的反射和折射现象的。而用容器盛水和研磨石头，很可能是人类最早的制作反光镜的方式。

前6000年左右

• 反光镜：土耳其出现了黑曜石镜。
  •  ENOCH, J. M. (2006). History of Mirrors Dating Back 8000 Years. Optometry and vision science. 83(10), 775-81.

前4000多年

• 反光镜：美索不达米亚地区出现了抛光铜镜。
  •  ENOCH, J. M. (2006). History of Mirrors Dating Back 8000 Years. Optometry and vision science. 83(10), 775-81.

前3600年左右

• 透镜：透镜的主要材料——玻璃的制作可追溯至前3600年左右的美索不达米亚或古埃及时代，但最早的透镜可能由晶石所制，在世界各地都有发现经过精细研磨的透镜状晶石片。

前30世纪

• 反光镜：古埃及已出现铜镜。
  •  ENOCH, J. M. (2006). History of Mirrors Dating Back 8000 Years. Optometry and vision science. 83(10), 775-81.

约前2620-2325年

• 透镜：古埃及第四或第五王朝（约前2620-2325年）一座雕塑眼睛上镶嵌了水晶镜片。

前20世纪

• 反光镜：中国已经出现了青铜镜。
  • 宋新潮. (1997). 中国早期铜镜及其相关问题. 考古学报(02), 29-51.

前1600年

• 透镜：希腊克里特岛发现相信是约前1600年的米诺斯人用作放大镜的晶石透镜，并同时发现了很多微型雕刻物品。

前11世纪

• 反光镜：北京昌平区白浮村西周墓地出土两件被认为来自西周早期的“阳隧”，即凹面反光镜。
  • 1975年出土，一件直径9.9厘米，背素而微凸，半环钮，无钮座，缘部也无任何装饰，大部分被黄色、灰绿锈块覆盖，正面中心微内凹，大部分也被灰绿色锈块覆盖，无锈处呈红黄色，显得比较光洁。另一件形状同前，钮已锈蚀，直径9.5厘米
  • 北京文物考古所.北京地区又一重要考古收获——昌平白浮西周木椁墓的新启事[J].考古，1976（4）.

前10-9世纪

• 反光镜：陕西扶风黄堆60号西周中期墓葬出土一件“阳隧”
  • 1995出土，现藏宝鸡周原博物馆。该器直径8.8厘米，厚0.19厘米，重约100克。器形似铜镜，基本呈圆形，凹面，背面素面，背中央有一桥型小钮，孔呈长方形，整体造型像茶杯盖。经西安光学仪器厂检测，其曲率半径为19.8-20厘米。
  • 罗西章.阳燧[J].寻根，1996（3）.

前8-前7世纪

• 反光镜：三门峡上村岭虢国墓出土一块约2800多年前，直径7.5厘米的青铜凹面镜，也被认为就是古人所谓的“燧”。
  • 出土墓葬为虢国墓地中编号为M1052的虢太子墓，1956年发现，据碳十四测，虢国墓地整体年代范围为前9世纪-前5世纪，M1052作为早期墓葬，测年结果集中在前8世纪-前7世纪​（即西周晚期-春秋初期）。
  • 该镜铸造精美，正面为银白色，呈凹面弧形，虽有锈痕，但仍十分光洁。背面有一高鼻钮，可系穿佩带。钮旁有两只首尾相接的斑斓猛虎与双头虺龙和鸷鸟组成的图案。猛虎血口大张，尾巴卷起，似是发出低沉有力的吼声。虺龙翻腾盘曲，缠绕虎躯；鸷鸟怒目圆睁，展翅飞啄；画面构思巧妙，造型生动，寓意深刻，创作之精致令人叫绝，显示了当时工匠们精湛的技艺水平。
  • 刘社刚. (n.d.) .虎鸟纹阳燧. 河南博物馆. https://www.chnmus.net/ch/collection/appraise/details.html?id=512151748151876614 [检查日：20250609]

前770-前221

• 反光镜：有学者指出我国古人使用凹面镜取火甚至早于使用平面镜照影。而《周礼·巧工记》（佚名，约春秋战国时期）中记载：“金锡半谓之鉴燧之齐”，由此推测“锡铜合金”的平面镜和凹面镜在春秋战国时期已流行。
  • 宋新潮. 中国早期铜镜及其相关问题[J]. 考古学报,1997, (02): 29-51.

前750-710

• 透镜：考古学家奥斯汀·莱亚德（Austen H. Layard）在现在伊拉克尼姆鲁德亚述宫殿发现了约前750-710年的“尼姆鲁德透镜（Nimrud Lens）”。莱亚德认为它可能被用作放大镜或者聚光镜，但也记录了它和一堆美丽的、可能是装饰物的碎片一起被发现。
  • Austen H. Layard. (1853). Discoveries among the Ruins of Nineveh and Babylon(ebook). https://www.gutenberg.org/files/39897/39897-h/39897-h.htm#Page_164
• 类似案例还有不少，虽然学界对这些“晶石透镜”的真实功能仍在讨论，但古人从透明晶石或玻璃中发现光折射现象是可信的。
  • Layard A. 尼尼微和巴比伦废墟中的发现[M]. 纽约: 乔治·普特南公司, 1853: 165.

“小孔成像”是投影和摄影技术的核心基础之一，它事实上可发生在任何有小孔的洞穴、树洞、帐篷、石室等人类可能进入的地方，室内也不需要绝对黑暗，只需要室外亮度和室内有显著差异即可，因此有很多机会被人类发现，问题只是这种现象有没有被利用，以及如何利用而已。

• 研究者马特·加顿（Matt Gatton）通过多次实地研究和模型重建实验，证明了这一猜想的实际可行。他认为欧洲石器时代精美的洞穴艺术，部分图像所处的位置和图像变形，有可能来自被偶然发现的，甚至人为制造的小孔成像投影；还指出新石器时代的部分巫术仪式和古希腊的厄琉息斯秘仪等均可能与小孔成像有关。
  • Gatton M. 概率与艺术的起源:古照相机理论的模拟[M]// (Papadopoulos C, Moyes H. 牛津考古学光手册.牛津: 牛津大学出版社, 2021: 583-603.
  • Gatton M. (n.d.). PALEOLITHIC. https://paleo-camera.com [该网站目前无法登录，但其他高信誉网站仍可查询到相关资料]
  • PALEO-CAMERA. (2014). Artefact. https://archive.artefact-festival.be/2014/en/program/paleo-camera.html [浏览日：20250609]
  • PALEO PHOTOGRAPHY – EXPLORING AN ANCIENT ART. (n.d.). ShaanMoJo. https://shaanmojo.com/2019/02/paleo-photography-exploring-an-ancient-art [浏览日：20250609]

• 唐纳德·佩里（Perry D）和埃里克·伦纳（Renner E）等学者均提出过关于古代暗箱投影（Ancient camera obscura）猜想。
  • Perry D. (1988). Life above the Jungle Floor. New York: Simon and Schuster. 46-47.
  • Renner, E. (2004). Pinhole Photography: Rediscovering a Historic Technique (3rd ed). Oxford: Focal Press, 3.

罗马诗人和哲学家卢克莱修（Lucretius，前99-前55）的《物性论》（De rerum natura）中有一段描写被认为是最早的关于动画“似动”原理的文字描述：

“当第一个图像灭亡，然后第二个图像生成另外一个动作时，前者看起来似乎改变了它的姿势。当然，这必须发生得非常迅速。”

这段话位于“感觉与心理画像”章节中，其前文提及在梦境中，但所描述的内容却十分接近19世纪才提出的，基于序列帧似动的频闪动画之原理。

卢克莱修斯继承了古代原子学说，尝试从唯物论去解释世间万象。《物性论》的主旨为反驳宗教迷信，涉及大量科学知识和物理现象，本段文字所在段落首句为“没有神像移动的奇迹”，驳斥当时宗教关于神迹现象，如果古代相机和马格德琳骨盘的猜想成立，该文段有可能就是在描述动画的幻动原理已经被用于某些宗教活动。

参考文献：
Wade N. J. (1999). A Natural History of Vision. London: The MIT Press, 207.