第1部分　光线、光的反射和折射

在完全漆黑的房间里能看见周围环境吗？

为什么我们能看见东西？

我们的身体具备所谓的“五感”。其中的触觉（触碰时的感觉）、味觉（对味道的感觉）、嗅觉（对气味的感觉）、听觉（对声音的感觉）都是通过与对象直接接触而产生的感觉。

那么你是否思考过，听觉与视觉是如何与对象进行“接触”的呢？听觉是通过我们耳朵里的鼓膜感知物体振动时所产生的空气变化而形成的。那“五感”中剩下的“视觉”（看见的感觉）又是怎样实现的呢？

视觉，即使远离所看见的对象也能进行感知。这自古以来就被认为是不可思议的事情。古希腊的哲学家们也对所谓的“看见”有着深刻的思考。为什么我们能够“看见”呢？最终得出了两种结论。

一种叫作“光线流出说”。它认为是从我们眼睛中射出叫作“视线”的光，其接触到物体，从而形成了视觉。

另一种叫作“光线流入说”。它认为是物体本身发出的光进入我们的眼睛，从而被我们看见。而“光线流出说”中所提出的“通过从我们的眼睛中衍生出类似触手的‘视线’捕捉物体并返回”的想法，对于我们现代人来说，一定很奇怪吧。

但是，又要如何用“光线流入说”来解释如“巨大的山体发出的光是如何进入我们小小的眼睛，然后被清晰地缩小并呈现的”这样的问题呢？由于当时的人们还没发现镜头成像的原理，所以对此也感到无法理解。当时的人们还认为，巨大山体的光射进眼睛的话，由于眼中的光线太多，视线会变得十分混乱。

“光线流入说”最终被确立，是因为人们后来明白了“光是沿直线传播的，并且能通过镜头的折射最终投射在幕布上”的原理，而人眼中就有类似镜头、幕布等作用的结构。

电影院中的光束

我们的眼睛是球状的结构，由起到类似镜头作用的眼角膜与晶状体，以及感知光线的视网膜等组成。

射入眼睛的光线，会通过眼角膜与晶状体后投射到视网膜上。当我们看远处和近处的物体时，会通过改变晶状体的厚度来进行对焦。而投射在视网膜上的是一个倒立的像（上下颠倒的像）。视网膜上分布着很多的视神经细胞，其感知到光线后会通过视神经将这些信息传递给大脑。大脑对这些信息进行处理后，再将视网膜上的倒立像变换成正立像，这样我们才能看见物体。

那么，假设有一间一尘不染的、没有任何光线的漆黑房间，在这样的房间里，我们能用眼睛看清楚周围的环境吗？

答案是不行的，无论我们怎么仔细地看也看不见任何东西。在完全漆黑的、没有光线的地方我们是看不见的。如果可以睁大眼睛看见一点的话，那就说明还是有一丝微弱的光线存在。

做个实验吧，在白纸上戳一个细小的圆孔，然后蒙在手电筒上，这样就会从圆孔中射出一股细小的光束。将这股细小的光束横着放在眼睛前1厘米的位置，你能看见这束光线吗？

即使放在1毫米的近处我们也看不见它。因为如果想要看见，就必须让光线射入眼睛才行。

注意，之前我们在描述房间时提到了“一尘不染”。因为如果有尘埃的话，尘埃自身会将光线向着四面八方进行漫反射，其中有一部分光线就会进入我们眼中，我们就能看见光了。电影院中的光束之所以会被看到，就是因为这个原理。

手电筒射出的光束照到墙壁后，我们能看见被光线照射的墙壁。这是因为墙壁会将光线反射到各个方向，而其中就会有光线进入我们的眼睛。