攝影的由來與光的學說

攝影又稱照相，俗稱拍照。日本則是引用中國古代繪畫的術語稱寫真。英文
Photography，是由希臘文Phos與Grapho 的結合字。Phos 是光，Grapho 是描繪，
合字是利用光來描繪的意思。就是任何景物由以有光的反射，而聰明的人類想到
利用針孔或透鏡來攝取其反映過來的影像，再由感光材料作成，可以永久保存的
影像記錄，我們通稱為攝影。

攝影在世界上興起，不過是二、三百年來的歷史。但是研究起來，對於攝影
有關光學的問題，可以追溯甚遠且廣。我們先說「光」的現象。
光，是人類生存活動，生活環境中的一個要素，因為人的視覺資訊要靠它來
傳遞。

依光的波動學說：光是一種波動。發光體發光時，就產生光波。光是以直線
向上下、四周圍作波動射出，光波的波長有長有短，進入我們眼裡，能以視覺得
出不同的顏色。

光依光的電磁波學說：光跟電磁的輻射一樣，不僅速度相同，也能反射，折
射，偏極化。光是電磁波中，僅能引起我們眼睛有視覺的部分。電磁波的波長範
圍很寬。論波長，最長的是交流電，最短如宇宙射線。那麼我們人類眼中可以看
到的僅是電磁波中非常窄小的一部分。大約在390毫微米的紫外線與700毫微米
的紅外線之間，才是我們可以看得到的。紫外線和紅外線，我們看不見，但是在
攝影中可以察覺得到，尤其會影響沖洗、底片、相片的顏色效應。

以光的微粒學說：光是從光源射出來的微粒子所構成。此種微粒子，以每秒
三十萬公里的大速度，自發光體向上下、四方發射。進入人的眼睛，即讓人有生
光之感。此種微粒子是物理學上所謂宇宙基本粒子中之一種，不帶電，有穩定性。
愛因斯坦發表『光的產生和轉變的探討』論文中，就證實有它的存在。他說：
光是由一個個的微粒量子組成的，這光微粒量子有波的性狀，還有微粒子的特性。
光是一種運動不停的能量。光的直射到景物再反射到我們眼裡，讓我們感覺
到有景物的影像。這光的學識研究最早的記錄，在中國春秋戰國時代，墨翟之著
作『墨經』中。其論述：光有直線照射的作用。光照射物體會產生影子。光具有
反射的性能。論述針孔成像的道理。發光體的遠近，決定光的強弱。放大倍數概
念。分別敘述了平面、凸面、凹面鏡的，物體和影像的關係。光的折射現象等等。
可見中國的古代，已對光有了相當的研究與認識。

西方世界到西元前350年，首位「科學大師」亞裏斯多德（Aristotle384－
322B.C.）在著作中才提到光學法則。他說到一個現象：每逢有日蝕，從篩孔或
樹葉空隙中，投射到地面的光，是呈月彎形狀，尤其是孔越小，光的影像，越明
晰清楚。從此，西方人們亦知，光線通過了小孔，會形成影像的光學道理。
我國韓非（280－233 BC）著作書中也有說及：築牆，鑿牖，日出加畫筴，
髹上而觀，望見龍、蛇、車、馬、萬物之狀備具。髹是漆器，利用反光，加上畫
筴才有更清楚影子。而這畫筴有如一個透孔，如此針孔影像技藝，我國很早就有
了。

西元前208 年，古希臘物理、數學及大發明家阿基米德為國禦敵，曾發明著
名的「火鏡」。他利用許多放大透鏡連在一塊，使太陽光集中焦點，投照在敵船
上，引火抗敵。

西元前139 年，西漢淮南王劉安編著『淮南萬畢術』，提到用冰製作『透鏡』，
說：削冰令圓，舉以向日，以艾承其影則火生。
說到漢武帝時代，有人用白色琉璃，使日光穿過再折射到暗室，如此引光入
室，明亮異常。
北宋大科學家沈括著作『夢溪筆談』裡，有針孔成像論說，凹面鏡的分析。
他發現『墨經』中，針孔成像可與凹面鏡作結合，且說明成像是由光束造成。光
線成束，從凹面鏡反射出後聚成焦點，此點因陽光熱能被會聚後，產生高溫就能
起火。

在西元1100年，阿拉伯學者阿爾哈森就利用一暗箱，箱壁上開個小針孔，
讓日蝕的陽光透過小針孔，倒映在箱壁上，觀察日蝕情況與過程。
中國元朝科學家趙友欽，設計一室，作光學實驗。他結論：針孔太大，不能
成像。針孔適當的小，就會形成影像，而且會與光源形狀相同，但方向相反。照
明度與距離成反比。