测量光线的工具有哪些？
冰洲石是一种无色、透明、纯净的方解石晶体。在透明矿物中双折射最高，偏振性能最大，是人类无法制造或替代的天然水晶。实践证明，冰洲石是一种良好的光学材料和光电材料，可用于制作激光开关、大屏幕显示器、太阳黑子天文观测用电子望远镜、宝石分色镜、激光测距仪等光学元件。这些光学元件材料的质量要求是无色、完全透明、无夹杂、无裂纹、干涉试验无结晶、无结节、紫外线照射下无荧光现象，完全可以拥有优良的冰洲石。
优质冰洲石晶体产于玄武岩和沸石的方解石脉中，其形成与热液作用有关。统计显示，世界上出产好方解石晶体的地方有:美国的LakeSuperior铜矿；德国的萨克森和阿德雷斯堡；在哈尔茨山脉；坎伯兰、德比郡、达勒姆、康沃尔和兰开斯特；在英国；冰岛；墨西哥的瓜纳华托等。中国的冰洲石在体质和数量上都超过了其他国家。
冰洲石用途广泛，但主要用于国防工业和制造高精度光学仪器，如大屏幕显示设备、电子计算机的折射、偏振镜、偏光显微镜中的尼科尔棱镜、偏振镜、光度计、旋光性糖度计、干涉激光图像解析器、化学分析用色度计等。此外，它还可以用来制造测距仪和测距仪的配件。冰洲石越来越受到现代工业的青睐，成为现代国防、航空航天和科学研究不可缺少的非金属矿物材料。
日规
圭表是中国古代测量日影长度的天文仪器，由圭表和表两部分组成。直立在平地上测量太阳阴影的基准和柱子叫表；用来测量正南和正北方向上的地表阴影长度的刚性板叫做圭。
很久以前，人们就发现房屋、树木等东西在阳光的照射下会产生阴影，这些阴影的变化有一定的规律。于是他在平地上竖起一根杆子或柱子，观察影子的变化。这根杆子或柱子叫做“表”；用尺子量影子的长度和方向就可以知道时间。后来发现中午桌子的影子总是往正北方向投，就在地上平铺了一把石板做的尺子，垂直于竖桌。尺子的一端连接在桌脚上，另一端伸向正北方向。这种用石板制成的尺子叫做“簋”。中午的时候，影子投在石板上，古人可以直接读出影子的长度。
经过长期观察，古人不仅得知一天中中午的面影最短，而且还得出结论，夏季至日上的面影是一年中中午最短的。冬季至日的中午，阳光斜照，影子最长。所以古人用正午影子的长短来确定节气和一年的长短。例如，连续两次测量表面阴影的最长值，两个最长值之间的天数就是一年的长度。难怪中国古人早就知道一年等于365天。
仪征铜标准是我国现存最早的标准。1965江苏省仪征市市北村1号东汉墓出土。仪征铜标长34.5厘米，1.5尺中文制，边上刻有尺寸单位；手表的高度是19.2 cm，中文是8寸。贵屿和手表由枢轴连接，使它们成为一体。使用时，手表垂直竖立在龟尾上；平时，手表可以折叠到GUI体内留下的空间，方便携带。根据传统，手表的高度是8英尺，这已经使用了很长时间。米的高度刚好是8英尺的1/10，说明是便携式测量仪器，可以证明当时永久天文台用8英尺米观测的说法是可信的。
在许多情况下，标准时间测量的准确度与手表的长度成正比。元代杰出的天文学家郭守敬在考察周公的地方设计并建造了一个景观观测台。它由一个9.46米高的平台和一个从平台北墙的凹槽向北平铺的长建筑组成。这个平台相当于一块实心的手表，台北的地面上平铺着一个“量角器”，也就是诗鬼。这个巨大的“标准”大大提高了测量精度。
据史料记载，一直到明清时期，时间都是用标准表来计量的。现在南京紫金山天文台的一块标准表是明朝正统年间(1437 ~ 1442)做的。
在古代，人们日出而作，日落而息。从太阳有规律地升起和落下的那一天开始，他们直观地感受到了太阳与时间的关系，开始通过太阳在天空中的位置来确定时间，但很难做到准确。据记载，3000年前，西周宰相周公旦在河南登封县设置了一种通过测量日影长度来确定时间的仪器，称为标准表。这应该是世界上最早的计时器。
此外，标准手表可用于多种用途。在周朝时期，人们认为如果同一天南北之间的日影长度为65，438+0英寸，那么它们之间的距离约为65，438+0，000里。据说这是周王室用来封侯的方式。仪表也可以确定方向。在地上画出许多同心圆，在圆心处竖起表杆。当影子的顶点在上午和下午落在同一个圆上时，将这些对应的点连接起来，它们的中点轨迹与圆心的连线就是南北方向。晚上透过表顶看北极的时候，这个方向也是南北方向。古人在建造房屋、道路、宫殿时，要仔细确定南北方向(子午线方向)。《诗经》曰:“以孙为掴，行于楚室。”巴掌，猜想的意思。整句话可以解释为通过观察太阳的影子来确定建造楚宫的方向。
日规
日晷是一种利用太阳投射的影子来测量时间的装置，又称“日晷”，是中国古代一种利用太阳的影子来测量时间的计时仪器。
世界上最早的日晷诞生于6000年前的巴比伦王国。中国最早的文献记载是《隋书田文志》中提到的隋开十四年(公元574年)袁崇所发明的短影水准仪，即地平日晷。赤道日晷的明确记录，最早见于南宋曾敏行《独醒杂志》卷二所述的影图。
日晷通常由铜指针和石圆盘组成。铜指针称为“指针”，垂直穿过盘面中心，在标准表中起中性杆的作用。所以棺针也叫“表”，石盘叫“棺面”，放在石台上，使棺面与赤道面平行，使棺针上端指向北天极，下端指向南天极。砖面的正反面刻有十二个大方块，每个方块代表两个小时。当太阳照在日晷上时，日晷针的影子会投在日晷的表面上，太阳由东向西移动，日晷针投在表面上的影子也会慢慢由西向东移动。砖表面的比例是均匀的。所以，棺针的动影似乎就是现代钟表的指针，棺面就是钟表的表面来显示时间。早晨，阴影投射在圆盘西端的石矛附近。然后，影子逐渐变短，向北移动(下图)。当太阳到达正南(上子午线)的最高位置时，针影位于正北(下)，表示当地正午时间。下午太阳西移，日影东倾，依次指向各个时辰。从春分到秋分，太阳始终运行在天球赤道的北侧，所以射线针的影子投在射线面上方；从秋分到春分，太阳运行在天球赤道的南侧，所以针的影子投在春分点表面的下方。所以在观测日晷时，首先要了解两个不同时期的日晷针投影位置。
这种通过太阳光的投射来计时的方法，是人类在天文计时领域的一大发明，人类已经使用了几千年。但是，日晷有一个致命的弱点，就是不能在雨天和晚上使用。直到1270年，意大利和德国才出现了早期的机械钟，而在中国，直到1601年，明朝万历皇帝才得到两只外国编钟。清朝虽然有很多进口和国产的钟，但都是王公贵族用的，普通人还是看天亮的。因此，完全抛弃日晷，通过看钟来认识辰光，仍然是一件现代的事情。
由日影测量的日晷有任何形式的时针。时针与地平面的夹角必须与当地地理纬度相同，并正确指向北极，即有一个与地球自转轴平行的指针。通过观察这个指针在指定区域的投影，可以确定时间。现有的普通日晷有以下不同形式:
(1)水平日晷。它是最常用的日晷，带有水平表盘。日晷轴的倾斜度是根据使用地的纬度设定的，刻度需要用三角函数计算。适合在低纬度地区使用。
②赤道日晷。赤道日晷是根据使用地点的纬度，将轴(时针)朝向北极固定，通过观察轴在垂直于轴的圆盘上投影的刻度来判断时间的装置。盘面上的刻度是等分的，投影在盘面上的夏和冬轴的阴影会分成盘面的南北两部分，适用于中低纬度地区。如果把圆盘改成圆环，就叫赤道罗盘日晷。
(3)极地洞穴。指针投影的平面与指针平行，即与地平面的角度与地理纬度相同，面向正北。时间的描绘可以用简单的几何图来处理，投影的时间轴是一条平行线。适合各种纬度。
(4)南向垂直日晷。刻度盘朝南并垂直于地面的日晷。这种日晷适用于中纬度(30° ~ 60°)。
(5)东或西垂直日晷。表盘朝向正东或正西并垂直于地面的日晷。这种日晷只能在前半段(东)或后半段(西)使用，但适用于世界各纬度。
(6)横向垂直日晷。表盘采用垂直日晷。这种日晷需要根据建筑物墙壁的方向进行刻度，不容易制作。根据季节和时间的不同，有时没有影子。南方和垂直于东西方的日晷可以看作这种形状的特例。
(7)投射日晷。不设置时针，只在地平面上根据不同的地理纬度画出不同扁度的椭圆，并在上面画出时间线，需要在指向正东西方向和南北方向的短轴上刻上日期，以表示竖杆测量时间的正确位置。
在北京奥运会开幕式上，上演了烟火点燃日晷的激动人心的一幕。随着时钟接近20: 00，烟花在“鸟巢”上空绽放。突然，一个耀眼的烟花滚过体育场，激活了古老的日晷。日晷将光线反射到2008面的阵列上，方形阵列随着击打声显示倒计时秒。巨大的9，8，7，6，5，4，3，2，1...
现场的震撼令人难忘。
平面镜
人类使用镜子的历史悠久。最早的镜子是自然水平面。旧石器时代的人想看到自己的样子，必须跑到水池边，在镜子般的水中欣赏自己。到了新石器时代，人类已经会做陶罐了，在家装水的时候也不用一直往河边跑了。欧洲对古镜最早的记载是在埃及第11王朝的陵墓中发现了一种类似镜子的物体，距今已有4000多年的历史。中国考古学家也收集了这一时期的铜镜。埃及的金属镜和从5世纪到13世纪流行于中国的金属镜都是由青铜制成的。15世纪，意大利威尼斯用镀锡法制作了玻璃镜子，即在玻璃背面镀上一层金属膜来反射光线，反射效果极佳。因此，像银一样白的玻璃镜子销往许多国家，在欧洲很受欢迎。后来这种制镜技术被法国窃取，进一步发展。17世纪后期，玻璃镜的制造方法由吹球法改进为溶液法，从而可以很容易地制造出平板玻璃镜。至于玻璃背面镀银的方法，是19世纪才发明的。现在广泛使用镀铝玻璃镜。
跟踪望远镜
1623年，现代科学的创始人伽利略对望远镜的发明做了客观的分析。他说:“我们可以确定，望远镜的第一个发明者只是一个制造眼镜的人。他有各种各样的眼镜，偶尔通过凹透镜和凸透镜在不同的距离看，看到并注意到意想不到的结果。所以我找到了这个电器。”在众多记录中，最著名的是荷兰米德尔堡的眼镜商汉斯·利普斯基(Hans lips chi):1600年的某一天，他的两个孩子在店里玩耍，不小心把两个镜片折叠在一起，用来观看远处教堂的风向标。突然，他的儿子激动地喊道:“爸爸，你快来看！””“你看到了什么？”“我看到了教堂塔顶上的风向标。”“胡说，教堂离我们那么远，你一定是弄错了。”“不相信我，你自己来看。“就是这个偶然的机会，不识字的汉斯突然成了发明家。10月2日，荷兰议会收到了Hans Lipper的专利申请。当时，荷兰正与西班牙政府支持的雇佣军交战。独立军指挥官莫里斯王子(Prince Morris)爬上亲王宓内院的一座塔楼，用望远镜鸟瞰全城，反复说好，并称赞道:“可能对荷兰有用。“然而，汉斯·利普斯基并不走运。望远镜的结构比较简单，马上就有人仿制，并声称自己是真正的发明者。在混乱的战争状态下，荷兰政府拒绝了他的专利申请。
不久，法国驻海牙大使为亨利四世买了一架望远镜。此后，米兰、威尼斯、帕多瓦等地出现了被称为“荷兰柱”、“透镜”或“圆柱”的望远镜。
1611年，以发现行星运动三定律而闻名的德国天文学家开普勒，为了观测天体的运动，也在望远镜的研制上做了一些努力。他创造的望远镜叫做开普勒望远镜，由两个凸透镜组成——物镜和目镜。物镜的焦距长，目镜的焦距短。开普勒望远镜的工作原理是:由于被观测的天体相当遥远，它发出的光以平行光的形式进入物镜，经过物镜后，在非常靠近物镜焦点的地方形成一个倒转缩小的天体实像。因为物镜的焦点与目镜的交点重合，物镜得到的天体实像正好落在目镜的焦距内，物镜的像就成了目镜的“物”，在目镜的焦距内。当观察者看目镜时，进入眼睛的光线似乎直接来自放大的虚像。虚像的视角比用眼睛直接观察天体的视角要大，所以从望远镜里看到的天体让人觉得天体拉近了，变得清晰可见。
显微镜
在望远镜问世的同时，另一种重要的光学仪器——显微镜诞生了。也是偶然发明的。可以想象，有双筒望远镜的人，自然会试图放大附近的物体。伽利略自己试图制造他自己的显微镜。有一天，他跟一个朋友说:“我用这个管子(望远镜)看到的苍蝇有羊羔那么大。全身长毛，爪子非常锋利。”大约在1625年，博物学家约翰·法拜尔将这个装置命名为显微镜。
在显微镜的发明史上，最著名的人物是大科学家胡克和皇家学会的看门人莱文·胡克。莱文·胡克在市政府当看门人，他觉得整天无所事事很无聊。“必须做点什么。”他想。有一天，他想起在一家布店当学徒的时候，老板给了他一个放大镜，但是面不见了。他决定再磨一块，从此磨镜子成了他的爱好，几乎到了痴迷的地步。他天一亮就起床，把一块玻璃放在油石上，小心翼翼地打磨。只要没人来找他，他可以从日出工作到日落。他已经做了40年了。他的房间成了当时世界上最同质最好的镜头库。他磨的镜片很小，有的甚至没有针尖大多少。他通常将抛光后的镜片嵌入两块带孔的铜片之间，通过铆接铜片来固定镜片。他磨的镜片的放大倍数在50到300之间，他的显微镜其实就是一个放大镜，也叫单镜。
显微镜和望远镜的发明极大地开阔了人们的视野，它们的制造促进了人们研究光学理论的兴趣。现代光学几乎就是从那个时候(17世纪)发展起来的。
中国古代有镜片吗？
镜子家族中，除了镜子，还有镜片。那么，中国古代有镜片吗？在这个问题上有两种不同的观点。
有人认为中国古代没有玻璃和等同于玻璃的透明材料，所以不可能有镜片。这一观点遭到了一些专家的反对。东汉王充在《论衡》一书中记载:“五石炼成，铸为工具，磨利发光，举至太阳，火必来。”陆子芳教授认为，这里所说的五石是指粘土、长石、硅砂、石灰石和白云石。这五块石头放在一起，经过钢化，就可以制成玻璃，再经过打磨，就可以制成一个可以汇聚太阳光的凸透镜。当然，这种说法只能算是一家之言。但是，即使没有玻璃，中国古代也有一种透明度相当好的材料，叫琉璃，不能用来做镜片。唐代中国西南边贸十分繁荣，南亚各国盛产的透明度极高的火珠也通过南方丝绸之路传入中国。据《旧唐书》记载，这种火珠“大如鸡蛋，圆而白，亮数尺，正午必来晒”。中国五代时期，道教学者谭乔隐居在嵩山，从事补气和炼丹的艺术。他有一本书叫《谈华子书》，里面提到了当时常用的四面镜子:“桂、朱、棣、虞。”科技史专家认为，这四种镜子是不同类型的凸透镜和凹透镜。
值得一提的是，早在公元前2世纪，中国就有人用冰做透镜，即把冰块磨成凸透镜，对准太阳折射、汇聚太阳光，然后把艾条放入焦点，艾条就会燃烧起来。这种奇妙的取火方式，说明古人对凸透镜可以汇聚太阳光的特性很熟悉。学习点
镜头
透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的光学元件。)根据光的折射定律。透镜是折射镜，它的折射面是两个球体(球体的一部分)或一个球体(球体的一部分)和一个平面的透明体。它的形象既真实又虚拟。镜片一般可以分为两类:凸透镜和凹透镜。