冰洲石
冰洲石，即無色透明純凈的方解石晶體。它在透明礦物中具有最高的雙折射率和最大的偏光性能，是人工不可制造也不能代替的天然晶體。實踐證明，冰洲石是良好的光學材料、光電子材料，可用於制作激光開關、大屏幕顯示器、天文觀測太陽黑子的電子望遠鏡、寶石二色鏡、激光測距儀等光學元件。這些光學元件材料的質量要求是無色、全透明，幹涉測試無包裹體、無裂僚、無雙晶、無節瘤，紫外光照射無熒光現象，而優良的冰洲石完全可以具備。
優質冰洲石晶體產於玄武巖和沸石的方解石脈中，其形成與熱液作用有關。統計證明，世界上出產良好方解石晶體的地點有：美國的LakeSuperior銅礦區；德國的Saxony、Harz山脈的Ardreasberg；英國的Cumberland、Derbyshire、Durham、Cornwall和Lancaster；冰島；墨西哥的Guanajuato等。中國的冰洲石晶體質和量都超過世界諸國。
冰洲石的用途很廣，但它主要用於國防工業和制造高精度光學儀器，如大屏幕顯示設備，電子計算機的折光，偏光器、偏光顯微鏡中的尼科樂棱鏡，偏光儀，光度計，旋光測糖計，幹涉激光解像儀，化學分析用的比色計等。此外，還可用於制造射程儀及測遠儀的配件。冰洲石越來越受到現代工業的青睞，成為現代國防、航空航天和科研事業不可缺少的非金屬礦產材料。
圭表
圭表是我國古代度量日影長度的壹種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。直立於平地上測日影的標桿和石柱，叫做表；正南正北方向平放的測定表影長度的刻板，叫做圭。
很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有壹定的規律。於是便在平地上直立壹根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用壹把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時辰。後來，發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的壹頭連著表基，另壹頭則伸向正北方向，這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。
經過長期觀測，古人不僅了解到壹天中表影在正午最短，而且得出壹年內夏至日的正午，烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。於是，古人就以正午時的表影長度來確定節氣和壹年的長度。譬如，連續兩次測得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數，就是壹年的時間長度，難怪我國古人早就知道壹年等於365天的數值。
儀征銅圭表是中國現存最早的圭表 。1965年在江蘇儀征石碑村1號東漢墓出土。儀征銅圭表長34.5厘米 ，合漢制1.5尺，邊緣上刻有尺寸單位；表高19.2厘米，合漢制8寸。圭、表間用樞軸連接，使之合為壹體。使用時將表豎立與圭垂直；平時可將表折入圭體中留出的空檔內，便於攜帶。根據傳統的說法 ，表高為8尺，這壹數值曾被長期沿用。該表的表高恰為8尺的1/10，說明它是壹件便攜式的測影儀器 ，可證明當時常設的天文臺用8尺的表進行觀測的說法是可信的。
在很多情況下，圭表測時的精度是與表的長度成正比的。元代傑出的天文學家郭守敬在周公測時的地方設計並建造了壹座測景臺。它由壹座9.46米高的高臺和從臺體北壁凹槽裏向北平鋪的長長的建築組成，這個高臺相當於堅固的表，平鋪臺北地面的是“量天尺”，即石圭。這個碩大的“圭表”使測量精度大大提高。
史料證明，以圭表測時，壹直延至明清，現在南京紫金山天文臺的壹具圭表，是明代正統年間（1437～1442年）所造的。
遠古時的人們，日出而作，日沒而息，從太陽每天有規律地東升西落，直觀地感覺到了太陽與時間的關系，開始以太陽在天空中的位置來確定時間，但這很難精確。據記載，3000年前，西周丞相周公旦在河南登封縣設置過壹種以測定日影長度來確定時間的儀器，稱為圭表。這當為世界上最早的計時器。
此外，圭表還可以有多種用途。周時期，人們認為在同壹日子裏，南北兩地的日影長短倘若差1寸，它們之間的距離大約有1000裏。據說周王室裂地封侯的時候，用的就是這種辦法。圭表還可以測定方向。在地上畫許多個同心圓，將表竿豎立在圓心，當上下午表影頂點落在同壹圓周上時，將這些對應點連接起來，它們的中點軌跡與圓心連線便是南北方向。在夜裏，當視線通過表頂凝望北極時，這方向也即是南北方向。古人在搭建房舍、修造道路和營造宮殿的時候都要仔細地確定南北方向（子午方向），《詩經》上說“揆之以日，作於楚室”。揆，揣度的意思。全句可以解釋為，通過觀測日影來決定營造楚國宮殿的方向。
日晷
日晷是利用太陽投射的影子來測定時刻的裝置，又稱“日規”，是我國古代利用日影測得時刻的壹種計時儀器。
世界上最早的日晷誕生於6000年前的古巴比倫王國。中國最早文獻記載是《隋書·天文誌》中提到的袁充於隋開皇十四年 （公元574年）發明的短影平儀， 即地平日晷 。赤道日晷的明確記載初見於南宋曾敏行的《獨醒雜誌》卷二中提到的晷影圖。
日晷通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用。因此，晷針又叫“表”，石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行於天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻畫出十二個大格，每個大格代表兩個小時。當太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。晷面的刻度是均勻的。於是，移動著的晷針影子好像是現代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時刻。早晨，影子投向盤面西端的卯時附近。接著，日影在逐漸變短的同時，向北（下）方移動。當太陽達正南最高位置（上中天）時，針影位於正北（下）方，指示著當地的午時正時刻。午後，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個時辰。由於從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側運行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側運行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。
這種利用太陽光的投影來計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類所用達幾千年之久。然而，日晷有壹個致命弱點是陰雨天和夜裏是沒法使用的，直至1270年在意大利和德國才出現早期的機械鐘，而中國則在1601年明代萬歷皇帝才得到兩架外國的自鳴鐘，清代時雖有很多進口和自制的鐘表，但都為王公貴族所用，壹般平民百姓還是看天曉時。所以徹底拋卻日晷，看鐘表知辰光還是近現代的事。
使用日影測時的日晷，無論是何種形式都有壹根指時針，這根指時針與地平面的夾角必須與當地的地理緯度相同，並且正確地指向北極點，也就是都有壹根與地球自轉軸平行的指針。觀察這根指針在指定區域內的投影，就能確定時間。現有常見的日晷有下列幾種不同的形式：
（1） 水平式日晷。是最常用的日晷，采用水平式的刻度盤，日晷軸的傾斜度，依使用地的緯度設定，刻度需要利用三角函數計算才能確定。適合低緯度的使用。
（2） 赤道式日晷。赤道式日晷是依照使用地的緯度，將軸（指時針）朝向北極固定，觀察軸投影在垂直於軸的圓盤上的刻度來判斷時間的裝置。 盤上的刻度是等分的，夏季和冬季軸投影在圓盤上的影子會分在圓盤的北面和南面，適合中低緯度的使用。若將圓盤改為圓環則稱為赤道式羅盤日晷。
（3） 極地晷。供指時針投影的平面與指時針平行，即與地平面的夾角與地理緯度相同，並朝向正北。時間的刻畫可以用簡單的幾何圖來處理，投影的時間線是平行的線條。適合各種不同的緯度使用。
（4） 南向垂直日晷。刻度盤面朝向正南且垂直地面的日晷。這壹種日晷較適合在中緯度（30°～60°）使用。
（5） 東或西向垂直式日晷。刻度盤面朝向正東或正西且垂直地面的日晷。這壹種日晷只能在上半日（東向）或下半日（西向）使用，但全球各緯度都適用。
（6） 側向垂直式日晷。刻度盤面采用垂直方向的日晷。這壹種日晷需要依照建築物的墻面方向換算刻度，不容易制作。依季節及時間的不同，有時不會產生影子。南向與東西垂直日晷都可視為此形的特例。
（7） 投影日晷。不設置指時針，僅在地平面依地理緯度的不同繪制不同扁率的橢圓，在其上刻畫時間線，並將長軸指向正東西方向、南北方向的短軸上則需刻上日期，指示立竿測量時刻的正確位置。
在此次北京奧運會開幕式上就上演了焰火點亮日晷這壹激動人心的壹幕。時鐘接近20∶00，焰火在“鳥巢”上空綻放，突然，壹道耀眼的焰火在體育場上方滾動，激活古老的日晷。日晷將光芒反射到2008面缶組成的缶陣上，和著擊打聲，方陣顯示倒計時秒數。缶面上連續閃出巨大的9、8、7、6、5、4、3、2、1……
場面之震撼，令人終生難忘。
平面鏡
人類使用鏡子的歷史源遠流長。最早的鏡子就是天然的水平面。舊石器時代的人要想看自己的尊容就必須跑到池水邊，對著平靜似鏡的池水自我欣賞壹番。到了新石器時代，人類已經會制作陶盆，盆裏盛了水放在家裏就用不著老是朝河邊跑了。歐洲有關古鏡的記錄，最早是在埃及第十壹王朝的墳墓中發現了類似鏡子的實物，距今有4000多年的歷史。我國考古工作者也采集到這壹時期的青銅鏡。埃及的金屬鏡和我國從公元5世紀到13世紀流行的金屬鏡都是青銅制成的。到了15世紀意大利的威尼斯用鍍錫法制成了玻璃鏡子，即在玻璃的背面塗了壹層金屬膜來反射光，反射效果極佳。於是皎白似銀的玻璃鏡子大量銷售到各國，風靡歐洲。後來這種制鏡技術被法國竊取並得到進壹步的發展。17世紀後期玻璃鏡的制法從吹球法改進為溶液法，這樣就能很容易地制成平面玻璃鏡。至於在玻璃背面鍍銀膜的方法是19世紀才發明的。現在廣泛使用的是鍍鋁的玻璃鏡。
追溯望遠鏡
1623年，近代科學的奠基者伽利略，曾對望遠鏡的發明作過很客觀的分析。他說：“我們可以肯定，望遠鏡的第壹個發明者只是壹個制造眼鏡的人。他有各種各樣的眼鏡，偶然在不同遠近的地方透過凹鏡和凸鏡兩種鏡片觀看，見到並註意到了出乎意料的結果。這樣就發現了這壹用具。”在眾多的記錄中以荷蘭米德爾堡眼鏡商漢斯·利珀希最為出名：1600年的壹天，他的兩個孩子在店裏玩耍，無意中把兩片透鏡疊在壹起，並用它觀看遠處教堂的風標。突然，他的兒子興奮地喊：“爸，快來看啊！”“妳看見什麽？”“我看見教堂塔頂上風標。”“胡說，教堂離我們那麽遠，妳壹定是搞錯了。”“不信，妳自己來瞧吧。”正是這次偶然的機遇，目不識丁的漢斯壹下成了位發明家。1608年10月2日，荷蘭議會收到了漢斯·利珀希提出的專利申請。當時荷蘭正與西班牙政府支持的雇傭軍開戰。獨立軍指揮莫裏斯親王登上親王府內苑的壹座塔，用望遠鏡鳥瞰全城，連聲說好，並稱贊它說：“它可能對荷蘭有用。”然而漢斯·利珀希並未因此交好運。望遠鏡的構造比較簡單，立即有人仿造，並宣稱自己才是真正的發明者。在混亂的戰爭狀態下，荷蘭政府拒絕了他的專利申請。
不久，法國駐海牙大使為亨利四世購買了壹架望遠鏡。從此，在米蘭、威尼斯、帕多瓦等地都出現了叫做“荷蘭柱”、“透視鏡”或“圓柱”的望遠鏡。
1611年德國人開普勒，這位以發現行星三大運動定律而名揚天下的天文學家，為了觀察天體的運行，在望遠鏡的研制上也下了壹番工夫。他創制的望遠鏡稱為開普勒望遠鏡，由兩片凸透鏡——物鏡和目鏡組成。物鏡的焦距長而目鏡的焦距短。開普勒望遠鏡的工作原理是：由於被觀察的天體相當遠，它發出的光線以平行光進入物鏡，穿過物鏡後，在物鏡焦點外很近的地方形成天體倒立縮小的實像。由於物鏡的焦點與目鏡的交點重合，這樣物鏡得到天體的實像恰好落在目鏡的焦距內，物鏡的像就成為目鏡的“物”，這個“物”在目鏡的焦距內。當觀察者對著目鏡觀察時，進入眼睛的光線就好像是直接從放大的虛像上發出來的。虛像的視角大於直接用眼觀察天體的視角，因此從望遠鏡中看到的天體，使人覺得天體移近了，變得清晰可見了。
顯微鏡
在望遠鏡問世的同時，另壹種重要的光學儀器——顯微鏡也誕生了。它也是偶然發明的。可以想象，有了望遠鏡的人很自然地會試用它來放大近旁的物體。伽利略本人也嘗試自己做顯微鏡。有壹天，他告訴壹位朋友說：“我用這個管子（望遠鏡）看到的蒼蠅有羊羔那麽大。全身是毛，並且有很尖的爪子”。大約在1625年，博物學家約翰·法貝爾給這種裝置定名為顯微鏡。
在顯微鏡的發明史上，最著名的人物是大科學家胡克和皇家學會的看門人列文虎克。在市政府裏當看門人的列文虎克覺得整天無所事事，十分無聊。“總得幹點什麽吧。”他想。壹天，他記起自己在布店學徒時，老板送了他壹塊放大鏡，可惜表面有缺。他決定重新磨壹塊，從此壹發便不可收，磨鏡成了他的嗜好，簡直到了癡迷的程度。他黎明即起，把壹塊玻璃放在油石上，認真地磨來磨去。只要沒有人來找他，他可以從日出幹到日落。這樣他壹直幹了40年。他的房間裏成為當時世界上最齊、最好的透鏡庫。他磨的鏡片都很小，有的甚至不比針尖大多少。他通常把磨好的鏡片嵌在兩片帶孔的銅片之間，通過銅片鉚固使鏡片固定。他磨制的鏡片的放大倍數在50～300之間，他的顯微鏡實際上是壹種放大鏡，也稱為單式顯微鏡。
顯微鏡和望遠鏡的發明大大拓寬了人的視野，它們的制作又促進了人們研究光學理論的興趣。近代光學差不多從那時候（17世紀）開始發展起來了。
我國古時候有沒有透鏡
在鏡子的家族裏，除了面鏡之外，還有透鏡。那麽，在古代中國有沒有透鏡呢？對這個問題有兩種不同的說法。
有人認為我國古時候沒有玻璃和與玻璃相當的透明材料，所以不可能有透鏡。這種觀點遭到了壹些專家反對。根據東漢王充在《論衡》壹書中的記載：“消煉五石，鑄以為器，磨礪生光，仰以向日，則火來。”呂子方教授認為，這裏說的五石指的是黏土、長石、矽砂、石灰石和白雲石，這五種石頭放在壹起消煉就可以造玻璃，再磨礪加工就可以造出能會聚陽光的凸透鏡來。當然這樣的說法只能算是壹家之言。然而即使沒有玻璃，我國古代還有壹種透明度相當好的材料，叫琉璃，未嘗不能用來制作透鏡。我國在唐代，西南邊疆的貿易很興旺，南亞諸國盛產的透明度很高的火珠也通過南方絲綢之路傳入我國。據《舊唐書》記載，這種火珠“大如雞卵，圓白皎潔，光明數尺，正午向日即火來”。我國五代的時候，道教學者譚峭隱居在嵩山，從事辟谷養氣和煉丹之術。他有本著作名為《譚子化書》，書中提到當時常用四鏡：“圭、珠、砥、盂。”科技史專家認為這四種鏡子就是類型不同的凸透鏡和凹透鏡。
值得壹提是，早在公元前2世紀，我國就有人用冰來做透鏡，即將冰塊削磨成凸透鏡，對準太陽使陽光折射會聚，再將艾絨放在焦點上，艾絨就會燃燒起來。這種奇妙的取火方式說明古人對凸透鏡能會聚陽光的特性是很熟悉的。知識點
透鏡
透鏡，是根據光的折射規律由透明物質（如玻璃、水晶等）制成的壹種光學元件。透鏡是折射鏡，其折射面是兩個球面（球面壹部分），或壹個球面（球面壹部分）壹個平面的透明體。它所成的像有實像也有虛像。透鏡壹般可以分為兩大類：凸透鏡和凹透鏡。