古代中国人从六朝起或至晚从唐代起，就知道以荧光或磷光物质作画。诸如牧牛图，真是融光学、艺术和化学知识于一帧图画之中。在欧洲，类似的图画是由英国约翰·坎顿(1718-1772)在1768年发明的，他采用煅烧螓壳和硫磺的混合物作画；1825年，德国奥辛又描述了在上述混合物中加入硫化砷、硫化汞等，使其发蓝色或绿色的磷光。
四、镜
传统的中国镜是铜镜，以圆形居多，方形镜较少。镜面平整光滑，镜背有反映中国文化特色的纹饰图案、文字，并铸有纽，以便悬挂或插植。纽镜不仅是中国而且是整个东方文化的传统，它区别于古埃及、欧洲等地的柄镜。大约从公元前2000余年的齐家文化开始，一直到清代晚期，铜镜在中国使用了4000余年。
铜镜的出现比铜器时代的到来要早得多。迄今已发掘出属于齐家文化时期的铜镜3枚。商与西周，铜镜逐渐增多，并且成为民间诗歌中描写的对象之一。《诗经·邶风·柏舟》：“我心匪鉴，不可以茹。”意思是，我心不比青铜镜，是好是歹都留影。
在考古发掘的历代诸多铜镜中，凸面镜与凹面镜是值得我们关注的。然而，有关文物报导，直到近几年才绘画出镜面凹凸之状。在已发掘的从齐家文化到商周之际早期铜镜中，至少有4枚是凸面镜。汉代，凸面镜数量增多，曲率也稍增大。
凸面镜的优点是，以较小的镜面反射出较大的空间或实物的像。这不仅铸镜省料，且便于携带。古代中国人从齐家文化时期起，已对此有所认识。照镜观容，此后成为人们日常生活的必需。光学知识、光的物理性质便因此有了物质基础。
与凸面镜相反的是凹面镜，古代称之为“阳燧”、“夫隧”。
“金燧”。利用它可以对日取火。迄今，考古发掘的早期阳燧有6枚。属西周时期4枚，战国时期2枚。
大概春秋战国时期，阳燧已相当普遍被用于取火。《周礼·秋官。司垣氏》载：“掌以夫燧取明火于日。”郑玄注日：“遂，阳燧也。”贾公彦疏日：“取火于日，故名阳遂；取火于木为木遂者也。”《礼记·内则》载：“左佩……金燧，右佩……木燧。”金燧即阳燧，日光下取火用；木燧，钻木取火，阴天和夜间用。人们身上佩挂这两种燧，不愁无火种矣。平面镜和阳燧的使用，促使以墨翟为首的墨家做了各种镜面成像的实验。
关于铸造铜镜的合金成分，《考工记·栗氏》载：“金有六齐……金锡半谓之鉴燧之齐。”这里的“金”是指“铜”。这表明，春秋战国之际，铸镜工已规定了镜的大致合金比例，即铜一份锡半份。迄今，对先秦、汉唐遗存的铜镜化学分析，其结果与此比例略有偏差。
中国古代玻璃制造业不发达，但是，具有极好透光性能的水晶一直受到古代中国人的注意。考古发现，新石器时代人们已将天然水晶加工成各种装饰品。在西汉初期中山靖王刘胜(？—前113)墓葬中出土有水晶珠、水晶印。值得注意的是，在山东诸城臧家庄与葛布口村战围墓中出土水晶为扁圆形，大者径达2．2厘米，厚7毫米。它是否为古代人试图制造的水晶凸透镜，尚待研究。在嘉峪关西晋古墓群中曾出土两件水晶平凸透镜，它可能是战时取火工具。与此水晶镜几乎同时的张华，曾在《博物志》中言及“用珠取火”的方法。在南京北郊郭家山东晋墓葬中也出土了水晶凸透镜。而在河北正定县天宁寺凌霄塔地宫石函内发现双凸水晶透镜，直径5.3厘米，中厚2.5厘米，还有4枚直径分别为3.4—6．5厘米的水晶珠。这些发现，表明古代中国确有取火透镜。与此相关的是，汉代人已发明制造冰透镜的方法，并用此对日取火。
中国玻璃业自西周以来，屡兴屡衰，终未成气候。因此，自春秋以来，西方玻璃经西北方陆路和南方海路一次次输入中国，其中，玻璃珠又称“火珠”、“火齐珠”，自汉代起亦每每作为贡品输入中国。
由水晶和玻璃引发的透镜知识，在古代中国亦极为丰富。甚至南唐谭峭的透镜成像知识超过同期的西方。
（二）影与影戏
物体的影子是光线笔直行进的证明。有光、形，就有影，影与形总是相伴存在。成语“形影不离”、“形单影只”、“形影相吊’，由此而来。《列子·说符》云：“形枉则影曲，形直则影正，然则曲直随形而不在影”；“身长则影长，身短则影短”。这大概是古代的影子文化。在传统的古代中国科学中，影又是最早被用以制造科学仪器即圭表的依据。在文化与科学的两方面都促使人们去探讨影的成因。随后，又发展出影戏艺术。文化、科学和艺术就这样结合在一起，这是古代光学史中极为有趣的一节。
一、《墨经》论影
《墨经》八条光学文字中有四条论影。
《经下》：
景不徙，说在改为。
《经说下》：
景光至，景亡；若在，尽古息。
《墨经》光学中“景”字有三义：一训为光；二是物蔽光所成之阴影；三为光反射所成之像。本条“景”字均训为第二义。“改为”是墨家特指的一种物理概念。《墨经》作者从观察表影的过程中认识到，影是物体阻隔光源射来的光线而形成的，如有光线照于影处，则影消失。故而《墨经》说“光至，景亡”。若影存在，则必因光源与障碍物各自的位置始终没有变动，故日“若在，尽古息”。如果光源不动，障碍物移动，看来影也随之移动，但实际上只是原影不断消失、新影不断生成的连续的物理过程。墨家称此为“改为”。它是不同于所谓物体位置的移动、物体运动等概念的。因此，《经》文说：“景不徙，说在改为。”
关于影的生成理论，先秦时期尚有一些学派与墨家持相同看法。《庄子·天下篇》载惠施之言日：“飞鸟之影未尝动也。”《列子·仲尼》引公孙龙之言日：“有影不移。”又引公子牟日：“影不移者，说在改也。”看来，物体移动或运动，而其影“改为”的概念，在先秦时期已被许多学者所认同。
《经下》：
景二，说在重。
《经说下》：
景二光夹一光；一光者，景也。
当两个光源(它们不应与物同在一直线上)同时照耀一个物体时，必生成两个影，形成一浓一淡的重影。“说在重”的“重”字可能含两层意思：双光源为“重”，浓淡二影为“重”。但是《经说》有些费解。徐克明对其标点如下：
景二光，夹；一光，一。光者(堵)，景也。
“者”字借为“堵”字。这样标点就容易读懂。有“二光”，影则相夹，是半影夹本影；一个光源，其影亦为一种。光被物体堵了，就形成影。
继而《墨经》讨论了反射光成影现象：
《经下》：
景迎日，说在抟。
《经说下》：
景日之光反烛人，则景在日与人之间。
“抟”或作“转”。当光源直射人体时，光源与人影分别在人的左右两侧。倘若光线经过平面镜反射之后，再投射于人，则所成人影的位置与光源同在一侧，即“景在日与人之间”，也即“景迎日”。造成人影“迎日”的原因，是由于“日之光反烛人”的结果，口光的射线方向被平面镜反转了，故日“说在抟”。
这条文字说明墨家曾做过光线反射的演示实验。“反烛”，以今日言之，也就是反射。可惜，墨翟为首的墨家在此对反射定律竟无任何反映。
关于影的最后一条，墨家纵论影的粗细长短变化规律。
《经下》：
景之小大，说在杝(斜)正远近。
《经说下》：
景木杝，景短大；木正，景长小。火小于木，则景大于木；非独小也，远近。
200多年前，毕沅在《墨子注》中说此条文字是“以表言”，即讨论圭表。邹伯奇在《学计一得》中指此条为“测影之理”。现在的研究者大都无异议，只是对个别文字的诠释小有出入。
这条文字是记述表竿之影的粗细长短变化规律，但光源不是太阳，而是“炬火”、“庭燎”一类的火把。《墨经》中前述三条，将光源写为“光”，意指日光或其光线；本条写为“火”。《墨经》中文字表述了它们之间的光源不同。再则，若以太阳为光源，相对于“木”就没有光源形体大小的问题，也无远近问题。
《墨经》中正确地指出了木杆之影与光源(火炬或烛光)大小、光源与木杆距离有关，而且具体指出杆影长短浓淡之变化与杆本身斜正相关。
上述四条文字，首论影的生成和定义，次论本影、半影，继而论反射光成影，最后讨论决定影大小浓淡的各种因素。可以说，几何光学中影论的内容基本上都涉及了。稍憾者，乃文字简奥，又未留下定量因素，如竿倾角、反射光与入射光的角度等。
二、影戏
根据成影原理而发明的影戏是中国古代独具风采的戏曲艺术。透过此也反映了古代中国人充分掌握了光学上成影的知识。
早在战国时期，《韩非子·外储说左上》曾记述类似今日幻灯的情景：
客有为周君画荚者，三年而成。君观之，与髹荚同状。周君大怒。画荚者日：“筑十版之墙，凿八分之牖，而以日始出时加之其上而观。”周君为之，望见其状尽成龙蛇禽兽车马，万物之状毕具。周君大悦。此(画)荚之功非不微难也，然其用与素髹荚同。
榆荚、豆荚多有一透明丝网内膜，易于透光，故可在其上作画。初，周君见该荚膜与漆荚类似，所画不辨黑白，故而大怒。后经画客指点，方知清晨置此荚于板窗孔洞上，在窗户对面的屋内白墙上龙蛇车马历历可见。在这个光学演示中，有光源——早晨太阳光，可视其为平行光束，且屋内尚黑，屋内外尚有一定光度差；有底片——画荚，有屏幕——墙壁。这不是一种科学幻想，而是早期的光学实验。其中的“荚”正类似今日之幻灯片。
表演画英这类幻灯片，虽可看作影戏，但不是活动的影戏。因其影并不能活动。有活动感的影戏可能起源于汉代初期。汉武帝因思念其已故李夫人，方士齐少翁为其设法表演李夫人活动容貌。《汉书·外戚传》载：
上思念李夫人已，方士齐少翁言能致其神。乃夜张灯烛，设帷帐，陈酒肉，而令上居他帐，遥望见好女如李夫人之貌，还幄坐而步。又不得就视。上愈益相思悲感，为作诗日：“是邪，非邪！立而望之，偏何姗姗其来迟！”令乐府诸音家弦歌之。上又自为作赋，以伤悼夫。
在这段记载中，有光源即“张灯烛”，有屏即“设帷帐”，惟造成影像的物体未有明载，大概是方士保密的缘故。观者汉武帝是坐在屏对面遥望，他看到“李夫人”“幄坐而步”，又令乐府为其外配音乐，真可谓有声有色的影戏。方士齐少翁是活动影戏的创始人。
唐宋年间，影戏大发展。成影的人或物，起先不过是剪纸，其后“以素纸雕簇”而成，继而又发展为以羊皮雕刻形体，以彩．色装饰，又发展为缝制皮革，使其四肢、头颈皆可活动，屏幕上因而出现了栩栩如生的影子。后者，成为中国传统的、经久不衰的皮影戏。宋仁宗时(1023—1063)，以此表演三国故事，边演边唱，青年男女极为喜爱。每当演至斩关羽时，还有人为之哭泣，而“儿童喧呼，终夕不绝”。
三、日月食解
日食、月食起因于月球挡住日光或地球挡住日光，而在日或月球上造成阴影。汉代人对这一自然现象的物理原因已有所认识。王充虽然持一种错误的日食观，但他在《论衡·说日篇》中写道：“日食，月掩日光。”张衡对此作出较早的科学解释：
月光生于日之所照，魄生于日之所蔽，当日则光盈，就日则光尽。……当日之冲，光常不合者，蔽于地也，是谓暗虚。在星星微，月过则食。
在张衡看来，月食是由于地遮蔽了太阳光。被地所遮蔽阳光的那部分空间称为“暗虚”。月过暗虚时就成为月食。历代有关的观察解释极为丰富。
（三）小孔成像
小孔成像的自然现象曾引起历代许多学者的注意，并有意识地重复实验。这使人们不仅掌握了有关成像知识，而且懂得了光的直线行进的性质。
一、《墨经》和《梦溪笔谈》的记述
《墨经》最早记下了墨家的小孔成像实验：
《经下》：
景到，在午有端与景长，说在端。
《经说下》：
景光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端与于光，故景库内也。
清末以来，多数研究者以为，这条文字描述的是针孔暗匣实验。但某些句子的标点，字、词的释义各不相同。
《经》文“到”字即“倒”。“午”原意为“一纵一横”，形容交错着的光线。“端”即点，方孝博认为是暗匣小孔；钱临照认为是光线经小孔后所成之光束；还有人认为是以小孔为顶点的光锥。《说》文中三个“之”字，均作“至”解。三个“人”字，多数学者认为无误；有人以为应改为“人”，形近而误。“煦”即照。“景库内”的“库”字，为“倒”之意。《墨经·经上》：“库，易也”；《墨经·经下》述及凹面镜成像“一小而易”的“易”就训为“倒”。以《经》解《经》，训“库”为“倒”。
《经》文大意是，在小孔暗匣里所成的像是倒像。光线相交而过小孔；小孔与匣内屏的距离，小孔与物(或人)的距离是与像的大小变化相关的，而且孔愈小，像愈晰。故云“景到，在午有端与景长，说在端”。
《说》文作了进一步解释和补充。光线照人就像射箭一样笔直飞快，所谓“光之人煦若射”。
需要指出，本条《墨经》文字不仅描述了小孔成像的情形，而且指出了光线的直线行进性质。将光线行进喻为“若射”箭，而战国时期“飞矢之疾”在人们心目中是极快的速度。因此，或许这其中还包含光速的概念。
颇有趣的是，唐代段成式曾记述“塔影倒”这一小孔成像的情形。并且说：“老人言，海影翻则如此。”后人的传说或小说笔记又将其“海影翻”略成“海翻”。可谓有悖常理，令人惊讶。因此，在段成式之后，宋代沈括、陆游，元代陶宗仪、杨璃，明代张居正、方以智，清代虞兆隆、郑复光。等，都极为关注通过小孔后的塔影情形。一则错误的报道，能引出历史上这么多人去研究有关现象，不能不归功于段成式。
沈括在《梦溪笔淡·辩证一》中对小孔成像作出了科学解释：
若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中问为窗隙所柬，则影遂与鸢相违，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。
《酉阳杂俎》谓海翻则塔影倒。此妄说也。影入窗隙则倒，乃其常理。
沈括在此将静物通过小孔成像与运动物体通过小孔成像联系在一起，又将小孔成像与阳燧照物归属同一类。他认为，光线直进以及过小孔或阳燧焦点的光线“本末相格”，因而造成倒像。
清代郑复光在“光线”概念下解释小孔成像。他指出，光线过小孔时“交而过，则此之上边必反射彼下边，此之左边必反射彼右边者，势也，能无成倒景乎”？他还绘画了正确的“塔影倒垂”光路图。
二、赵友钦小孔成像实验
赵友钦设计了一个特殊的实验室，用以演示小孔成像实验。实验室布置、实验步骤、结论及理论分析记述于《革象新书》卷五《小罅光景》之中。所谓“小罅光景”，也就是今日的“小孔成像”之语。
实验室布置。在屋内左右两边各挖一地下阱。阱径4尺余。左阱深8尺，右阱深4尺。左阱放4尺高之桌，则桌面与右阱深度同。两块径约4尺圆板分置左、右阱内，上密插一定数量的蜡烛作光源。阱口覆盖径5尺圆板，板心开方孔。
实验分以下步骤进行。
第一步，仅是小孔的大小有所区别。
左板开孔，其孔边1寸；右板孔边1．5寸。其他条件如上所述，均不变。像屏为楼板。实验目的是要证明，小孔虽方，其像“必圆”；像的照度为孔“宽者浓而窄者淡”，两个小孔的“周径所较不多，却有一浓一淡之别”。赵友钦解释说：就其中一支烛光而言，“千烛自有千景，其景皆随小窍点点而方”。从光的直进性质考虑：
