中国古代对于针孔成像、反射镜成像以及透镜成像有不同程度的发现与发明，其中有些成绩是当时世界独步的，甚至时至今日，仍然是十分令人感兴趣的。
针孔成像
最早记载针孔成像的是《墨经》。
《经》下第18条云：“景到，在午有端与景长，说在端。”
《说》云：“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。”
此条《经》文只简明地指出，针孔所成之像之所以倒立，原因就在于光线从针孔（“端”）交叉通过。《经说》力图从光的行进具体地说明倒像形成的机制。大意是说，发自人头部的光线，被遮去了上面部分，故成像于下；发自人足部的光线，被遮去了下面部分，故成像于上。由于《墨经》“景”字兼指“影”与“像”，所以特别指出，这里的“景”之所以是暗中光影，原因就在于针孔的存在。这个解释的出发点是光的直进，即《说》中所说的“煦若射”，用射箭来比喻光的直进是十分巧妙的，得到现代科学史家的高度评价。
由于《墨经》一度失传，人们对这一现象，例如通过屋壁小孔常常发现倒立的塔影等等，长期以来都得不到解释，甚至有人把它说成是“海翻”的结果，只有到了北宋的沈括才对它作出一番深刻的研究。他在《梦溪笔谈》卷三中说：“若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中间为窗隙所束，则影遂与鸢相违，鸢东而影西，鸢西则影东，又如窗隙中楼塔之影，中间为窗隙所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。”这里把通过针孔静物成倒像与运动体方向相反两个不同现象沟通起来，并且进一步指出这和凹球面镜之成倒像情况相似，同属一类现象。这种认识是十分深刻的。正因为沈括深刻地理解这个现象的实质，所以明确地断言，“影入窗隙则倒，乃其常理”，进而批判唐代段成式《酉阳杂俎》所说的“海翻则塔影倒”为“妄说”。自《墨经》到沈括1000多年，中间不见有人对针孔成像能作如此深入的理解。
沈括之后，宋末元初的赵友钦又进了一步，以设计巧妙的实验来研究针孔成像的各种情况。针孔成像实验他以楼房为实验室，分别在楼下两个房间的地面上挖两个直径为四尺多（此尺寸为当时的尺度，下同）的圆阱，右阱深四尺，左阱深八尺。根据实验需要，在左阱中可另放一张四尺高的桌子。作两块直径为四尺的圆板，每块板上密插着1000多支点燃的蜡烛，放入阱底（或桌面上）作为光源。在两个阱口分别用中心开孔的板加以遮盖。以楼板为固定的像屏。
如此别出心裁的布置是很有道理的。首先，蜡烛放在阱内，烛焰比较稳定；其次，光源被封闭在圆阱中，光线只能从板孔中穿出，这样使得观察比较容易，结果更准确；另外，在地下深挖圆阱，增加了光源与像屏之间的距离，使调节范围扩大。这个实验非但规模很大，而且具有对比性质，可变化物距，也可以（连续地）变化像距，亦可固定其余条件，变化其中一个进行观察，同时，使用了广延的、形状与强度可变的光源。这个光源的强度很大（若一支烛的光强度为l烛光，则总的光强度为1000烛光），因而可以在白天进行实验。总之，这个实验的构思是十分精巧的。
实验分五步进行：
步骤一：光源、小孔、像屏三者距离保持不变。
将四尺高的桌子放入左阱，则两阱深度相同。分别将那两块密插蜡烛的圆板放在阱底和桌面上，蜡烛都点燃着。在阱口各盖直径五尺而中心开方孔的圆板，左板孔宽一寸左右，右板孔宽一寸半左右。
以楼板为像屏，可以观察到两个“景”大小差不多相同，但浓淡（照度），不同。这说明当光源、小孔和像屏三者距离保持不变时，孔大者通过的光线多，“景”的照度大；孔小者通过光线少，“景”的照度小。他用光的直进加以解释：对一只蜡烛来说，光焰尺度可以与方孔的大小相比拟，只能成方像，此时不属于“针孔成像”；对于密集成圆形的1000多支蜡烛来说，光源尺度比方孔大得多，这时属于“针孔成像”，所成之像是圆形，也就是说，圆形像是许多个方形像叠积而成的。对于像的照度大小，他也能用光通量的多少加以解释。
步骤二：利用针孔成像来摹拟日月蚀。
首先把右阱烛盘上东部的蜡烛熄灭，天花板上的像只剩下西边一半，反之亦然。这表明针孔所成之像为倒立。
步骤三：改变像距。
另用两片大木板挂在楼板之下数尺处，作为像屏，即减小像距。这时所得周径较小而照度较大的像。它表明了像的大小与照度随着像距而变化，像距小则像赵友钦实验说明小而照度大，像距大则像大而照度小。原因何在？他认为：“烛光斜射愈远，则所至愈偏，则距中之数愈多。围旁皆斜射，所以愈偏则周径愈广。”他对照度变化作了解释：“景之周径虽广，烛之光焰不增，如是则千景展开而重叠者薄，所以愈广则愈淡，亦如水多则味减也。”这段解释隐含着：在通过孔窍射到像屏上的光通量一定的条件下，像越大（像距越大）单位面积所得的光通量——照度就越小。
最后，赵友钦还指出实验时要注意像屏不可倾斜，否则得到的像是“圆而长”——椭圆形。可惜的是他没有指出像的照度的变化跟倾斜角度的关系。否则可以定性地得到完整的照度定律。
赵友钦通过实验已经得到，照度随着光源的强度增加而增加，随距离的增加而减小。在国外，400年后德国科学家J。H。Lambert（1728～1777）才得出照度跟距离平方成反比的定律。赵友钦实验说明步骤四：改变物距。
拆去两块所悬的板，拿走左阱中的桌子，把燃点着的蜡烛放到阱底。这就是说，左阱物距增加四尺，所成的像小而狭。他说明这原因在于：“窍与烛相远，则斜射之光歙而稍直。光皆歙直，则景不得不狭。”至于照度，他说：“景狭则色当浓，烛远则光必薄，是以难于加浓也。”
步骤五：改变孔的大小和形状。
赵友钦对大孔成像（即明亮部分）很重视。他进一步作了实验：撤去覆盖在阱口的两块板，换上直径一尺多的圆板，右板中心开边长为四寸的方孔，左板开边长五寸多的三角形，各以绳索吊在楼板底下，可以调整高低，目的在于同时改变像距与物距。当物距小时则像距大，物距大则像距小。此时把左面的蜡烛拼成圆形，右面的蜡烛拼成半圆形。抬头看楼板上的像，左面是三角形，右边是方形。可见这时像只随孔的形状而变化，不随光源的形状而变化。这就是大孔成像（明亮部分）。赵友钦从两个方面来解释这个问题：第一，尽管阱的直径大而板孔仍小，但阱底光源离板孔较远，故“远则（光源）虽大犹小”。第二，孔离楼板较近，“近则（孔）虽小犹大”，所以“方尖窍内可尽容烛光之形”。
由于蜡烛与像屏（楼板）的位置固定，孔距楼板越远，则所成的像（明亮部分）越大；反之，孔距楼板越近，则像越小。
小孔与大孔成像的区别主要在什么地方呢？他认为：“原尖小窍之千景，似乎鱼鳞相依，周遍布置；大罅之景千数，比于沓纸重迭不散，张张无参差。大则总是一阱之景，似无千烛之分，小则不睹一阱之全，碎砌千烛之景。”
赵友钦对针孔成像的研究，不仅实验精巧，而且有理论的解释，在古代实为不可多得，可惜的是，这个实验装置本身无法测量照度，调节也没有定量化。因此，它的一些结论同现代照度定律只隔着一条狭沟，却无法越过。
清代的郑复光，在前人的基础上又前进了一大步。他在《费隐与知录》中指出了针孔成像的另一个事实：如屏与孔相距很近，屏上成正像（光斑），渐远像变得模糊，再远才出现倒像。这是以往他人所不曾注意到的。在《镜镜詅痴》里，郑复光完全揭示了针针孔成像光路原理孔成象的全过程。当屏在O点之左，为正像；在O点极近处，模糊难辨；屏过O点向右运动，成倒像，而且变大而淡。把《费隐与知录》与《镜镜詅痴》之所述结合起来看，可以说郑氏不仅发现了前人所未发现的现象，而且给出了十分明确的解释。这是一项卓越的贡献。
我国古代，对针孔成像，不仅研究历史长，而且见解正确，所以应用也颇巧妙，这里只举出元代天文学家郭守敬发明的两件天文仪器，作为例子：
仰仪
第一件是“仰仪”。它犹如一口仰放着的大锅，锅口周沿刻着方位，内球面刻着赤道坐标网，从锅口向中心伸进一根竿子，竿端装有小方板，板上开着一个针孔。太阳通过小孔在内球面上成像：由此可以直接读出某个时刻太阳在天球上的位置。尤其是日食时，可以清楚地观测到日食的过程。
另一件是“景符”。原来，我国古代长期使用的圭表测景，存在很大的误差，其原因是由于空气分子与尘埃杂质对日光的漫反射，使影的端线模糊不清，以致影响了测量的精度。郭守敬一方面把表高增到三十六尺，并在表顶再用两条龙往上抬着一根直径三寸的横梁。这样可以相对地提高测影的精度。另外，他还加了一个部件，它是一片斜置的薄铜片，倾角可以调节，中心有一小孔，把铜片在圭面上移动到太阳、横梁、小孔三者适成一直线时，在圭面上正好可以看到太阳的像，并在像的中间横有一条细而清的梁影。利用这个景符针孔成像的装置，可以很精确地测得日面中心的影长。根据近人所作的模拟研究，景符架子若移动1.5—2mm，梁影切分太阳两半的对称程度即有明显的变化。可见这里对针孔成像的利用是十分巧妙的。值得指出的是，在古代观察太阳是相当困难的，用肉眼既不能直视，望远镜又不曾发明，经过弱反射面或半透明片，也嫌模糊不清。所以，通过针孔成像，在当时可以说是观察太阳运动及其亏食最为有效的方法。
反射镜成像
静止的水面是光的良好反射面，原始人类就能在平静湖面看到景物的倒像，所以，可以说，反射成像是人类最早能观察到的光学现象之一。远在殷代就知道利用静止的盘水作为照像的器具，这就是所谓“水监”（甲骨文中“监”如同一个人俯身向盛水的盘子里照自己的像），即后来所说的“水镜”。至殷周时期，青铜冶炼技术发展，能够铸造出金属反射面，这就是我国历史上沿用4000多年的铜镜。到了春秋战国时代，冶铸铜镜的配方已经规范化，即《考工记》所谓“金、锡半，谓之鉴燧之齐”。就是说铜一份锡半份构成的青铜合金，适宜于制作反射镜。据近人研究，这是相当合理的比例。它的颜色灰白，硬度较高，但又不很硬脆，不但适于铸造、研磨，而且对于可见光的反射率也比较高。从西汉《淮南子》中还可以知道，当时用氧化锡作为研磨剂进行抛光，使得镜面“须眉毫毛可得而察”，光学性能十分良好，无怪地下发掘出来的古镜，虽经千百年的腐蚀，仍然保持光辉不败。
我国古代的反射镜有平面镜、球面镜与不等曲率镜三类。
关于平面镜，《墨经》除了记载到用它来反射逆转太阳光线，造成“迎日”之影的实验外，还记载到它的一次成像与多次成像。
《经》下第21条云：“临鉴而立，景倒。多而若少，说在寡区。”
《说》云：“正鉴：景寡。貌态、黑白、远近、杝正，異于光。鉴：景当俱；就、去，亦当俱，俱用北。鉴者之臬，于鉴无所不鉴，臬之景无数，而必过正。故同处其体俱，然鉴分。”
此条前半部是说把平面镜水平横置，物体（臬—短木）直立其上，所成之像，只有倒立的一个，即《经》所说的“临鉴而立，景倒”。这个倒像的形态、颜色、离镜的远近、正斜，都决定于物体的光。物体位置与像的位置对于镜面呈对称状，物体移动，像反向移动，但仍保持对称关系，这就是《经说》从开头至“俱用北”一段的意思。这里能够抓住平面镜成像的对称特点，是十分可贵的。后半部说到两枚平面镜相向水平放置，把短木置于二镜中间重复成像的情况，这时所成之像虽尽多（无穷个），但全部相同，没有区别，故《经》说“多而若少，说在寡区”。《经说》解释：短木在每枚镜子里都成像，而像又在镜子里成像，所以有无数个像，但必定是倒像。
这种平面镜成复像的讨论，在战国时代也许不只这一条，例如在《庄子》里可能也有涉及，只是佚失了，但还留下一条注释说“鉴以鉴影，而鉴亦有影，两鉴相鉴，则重影无穷”。用它来做上条《墨经》的注释是很合适的。更令人感兴趣的是，这种光学现象竟在西汉时期就被应用起来。《淮南万毕术》云：“高悬大镜，坐见四邻。”东汉高诱注云：“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。”这显然是根据平面镜重复成像的光学设计潜望镜雏形。就基本原理上说，它已经类似于开管潜望镜，这种装置后世也有传流，有的被用来搞幻术，《万花筒》的发明实际上也是这些装置的发展。
球面镜还分凸面镜与凹面镜。
凸面镜是光线的发散镜，它所成之像，必是一个正立缩小的虚像，所以《墨经》第23条只用“鉴团，景一”四个字把它的成像规律概括了。《经说》：“鉴：鉴者近，则所鉴大，景亦大；其远，所鉴小，景亦小。——而必正。景过正，故招。”说的是正像的大小与物距的关系，是正确的。正由于凸面镜能成缩小正像，故一枚小小的凸镜可以看到大范围的景物，所以古人常常使照像用的铜镜略呈凸面。1976年在河南安阳出土的一面商代晚期的铜镜，镜面就呈微凸，可见凸面镜的历史是很长的，正如北宋苏轼所说的，“镜心微凸”，“照人微小，古镜皆然”。但是从远古以至北宋，其间历经二三千年，人们大概由于凸面镜成像的像差比平面镜大得多，竟然反而忽视了它的优点，甚至将凸面镜的镜面磨平，沈括对此有一段十分感慨的话：“古人铸鉴，鉴大则平，鉴小则凸。凡鉴洼则照人面大，凸则照人面小，小鉴不能全纳人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而能全纳人面。仍复量鉴之小大，增损高下，常令人面与鉴大小相若，此工之巧智，后人不能造，比得古鉴，皆刮磨令平，此师旷所以伤知音也。”这段议论是完全正确的，再一次反映了沈括走在时代前头的科学才智，至于凹面镜，是光的会聚反射面有一个实焦点，成像情况比较复杂：物在球心之外，所成之像是倒立缩小的实像，在球心与焦点之间；物在球心与焦点之间，所成之像是倒立放大的实像，在球心之外；物在焦点之内，所成之像为正立放大的虚像，在镜后。对于这种规律，《墨经》第22条说得很清楚：“鉴洼，景一小而易，一大而正，说在中之外、内。”这是实验者从远处向着镜面走来，观察并记录自己的像，这里的“中”指焦点至球心一段距离。当人在球心之外（“中之外”）看到自己缩小的倒像（“一小而易”）；当人在焦点之内（“中之内”）看到自己放大的正像（“一大而正”）；当人在焦点与球心之间，所成之像在人的背后，不能为观察者自己所见，所以《经》文中没有记载。这条《经说》对《经》作了补充，但还有一些文字尚得不到确当的解释，有待继续研究。
凹面镜成像《墨经》以后，对凹面镜成像虽然有些实验，但没有多大的创见性，经历1000多年后，到了北宋沈括才有进一步的贡献，《梦溪笔谈》卷三说：“阳燧照物皆倒，中间有碍故也，算家谓之‘格术’。如人摇橹，臬为之碍故也……，窗隙中楼塔之影，中间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也。阳燧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。其无所见处，正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之，本末相格，遂成摇橹之势。故举手则影愈下，下手则影愈上，此其可见。”并说：“阳燧面洼，向日照之，光皆聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻菽，著物则火发，此则腰鼓最细处也。”
沈括记载得很忠实。当手指在焦点之内，所成的像是一个正立的虚像。当手指渐渐远离镜面，移至焦点时，成像在无穷远，就“无所见”了。当手指移至焦点之外，就成为倒立的实像了。沈括的实验方法，跟《墨经》所记的实验不同，他把物体与观察者分开，因而能够发现一个特殊点（即焦点），它是正像和倒像的分界点。这是一个十分重要的进展。此外，沈括还指出凹面镜成像和针孔成像有某些相似之处，并且用生动易懂的比喻来说明物与像的位置的相对关系，以及针孔和焦点的作用。这些都说明了沈括对问题研究的深入。
这里特别值得注意的是，他说当时把研究诸如球面镜成像的学问，称之为“格术”。看来那一定是一种专门的理论，可惜至今未曾发掘出来，也许失传了，这是十分令人惋惜的！
我国古代还有一种十分奇妙的反射镜——“透光镜”。
“透光镜”的外形跟古代的普通铜镜一模一样，也是金属铸成的，背后有图案文字，反射面磨得很光亮，可以照人。按理说，当以一束光线照到镜面，反射后投到墙壁上，应当是一个平淡无奇的圆形光亮区。奇妙的是，在这个光亮区竟出现了镜背面上的图案文字，好像是“透”过来似的，故称“透光镜”。上海博物馆珍藏的一面西汉透光镜，背面有“见日之光，天下大明”八个字，甚至连同花纹都“透”在那个光亮区之中，清晰可见。这实在是令人难以设想的事。不但我国历代科学家都研究它，近代国外许多科学家也感到惊奇，把它叫做“魔镜”，纷纷研究它，企图揭开这个谜。在19世纪一段时间曾引起热烈的讨论，但是都没有得到满意的回答：近几年，我国科学工作者运用现代科学技术手段对透光镜进行研究，获得了可喜的成就。
我国现在出土的铜镜数量很大，其中秦以前的较多，但并没有逐枚进行“透光”试验，所以不能肯定这里面一定没有透光镜。在宋代，沈括家藏一面透光镜，背后的文字“极古”，以致这位博学精深的学问家也不认识。如果不是镜工作伪，那可能是很古老的遗物。上海博物馆珍藏的一面已确定为西汉的遗物。西汉以后，民间能制造的逐渐多起来。到了清代，江浙一带的镜工也能制造出来，并传到日本。至于文字记载，隋代的小说《古镜记》里，叙述到一面“古镜”，当“承日照之，则背上文画，墨入影内，纤毫无失”。这里说的显然就是透光镜了。宋代沈括对所藏的透光镜记载得十分详细，此后历代文人记载、题咏就更多了。
铜镜是如何“透光”的？最早作这方面研究和记录的是沈括。他在《梦溪笔谈》里记载说：“世上有一种透光镜……把镜子放在日光下，背面的花纹和二十个字都透射在屋壁上，很清楚。有人解释说，由于铸镜时薄的地方先冷，背面有花纹的地方比较厚，冷得较慢，铜收缩得多一些，因此，文字虽在背面，镜的正面也隐约有点痕迹，所以在光线下就会显现出来。我考察了一下，认为这个道理是对的。我家有三枚这样的镜子，又看到别家收藏，都是一样，花纹铭字丝毫没有差异，样式很古，唯有这种镜子能够透光，其他一些镜子，即使是薄的，也不能透光，想必古人另有制造的方法。”这里面，沈括解释“透光”的原理，主要一点就是“文虽在背，而鉴面隐然有迹”。这是十分正确的。因为镜背有花纹，致使镜面也呈相似的凹凸不平，但起伏尽小，肉眼不能察见。当它反射光线时，由于长光程放大效应，就能够在屏幕上反映出来。这个道理，清代物理学家郑复光也作了十分贴切的说明。他指出：静止的水面是很平的，但经它反射的光线投到墙壁上，也看到有点动荡，就因为水面实际上存在起伏的波纹。这个说明是多么形象而确切，以致在20世纪30年代英国物理学家布拉格讨论“透光镜”时，对这个问题也作这样类似的说明。
古人究竟用什么方法使铜镜的正面能有相似于镜背的花纹痕迹呢？据沈括记载，宋代以前的人认为，那是因为镜背上有凸出的花纹，故各处的厚薄不同，铸造时冷却有先后，收缩程度有差异，因此形成镜面“隐然有迹”。这个解释为沈括所同意，20世纪许多外国科学家也都表示首肯。1975年复旦大学光学系和上海博物馆，还用实验方法证明它是正确的。但是元代的一位考古学家名叫吾丘衍，提出另一种解释。他说是在镜面用另一种铜料嵌入一幅和背面完全相同的花纹图案，然后磨平，镜面就能“隐然有迹”。这样，镜面各部分反射光线的能力大小不一样，所以反射的光亮区中就可以看到花纹图案了。这个解释也是通的，而且吾丘衍曾亲眼看到有人为了验证其说，不惜打碎一面透光镜来检查，证明属实。后来，明代科学家方以智，支持这个解释，并加以补充，言之凿凿，不容置疑。除了这两种制法以外，还有一种方法，就是铸成铜镜后，用一根压磨棒在镜面上刮擦压磨，薄处受压磨，向一边稍微鼓起，压力去掉以后，这些薄处仍稍凸出，如以汞膏磨镜，更可使薄处稍稍膨胀而更加鼓起，因而镜面也就“隐然有迹”了。这个方法传到日本，他们至今还在用以制造出透光镜来。欧洲依法试制，也得成功。由上述可知，我国古代制造透光镜的方法是多种多样的。不管用哪种方法，要制成功透光镜，工艺要求都是很高的。在古代能够做到这个地步，实在令人惊叹不已。可惜在封建社会里，人们为争饭吃，对这种绝招“终秘不宣”，使透光镜的制作技艺失传，真是可惜可叹！
最后，介绍一下国外对透光镜的研究情况，以作为对比，可能是有趣的、有益的。日本在江户时期以后，相当于我国明朝的时候，已制造有透光效果的“魔镜”，到了明治初期（相当于我国清朝后半期），“魔镜”比较普遍。西方人最早接触透光镜是在1832年，普林赛泊在印度加尔各答偶然见到，就在《亚洲学会杂志》上作了介绍。英国物理学家布儒斯特（1781～1868）认为这种“透光”效应是由于镜面各部分金属密度不同所致，这种见解和我国吾丘衍等人所见略同。1844年法国科学院接受法国天文学家阿拉果（1786～1853）赠送的一枚透光镜，从而引起了欧洲各国科学界的热烈讨论。1847年圣·朱利恩、塞甘耶和珀松等人发表过一系列议论。其中，朱利恩还引述了周密和吾丘衍的记载。不过，这两面透光镜究竟来自中国还是日本，尚不清楚。值得注意的是，珀松的论文题目是《中国魔镜考释》。但此后国外研究透光镜的大多以日本“镜”为对象。较早研究日本魔镜的是英国人爱尔顿和伯力。他俩在19世纪80年代在日本教育界服务，看到过当时日本镜匠用刮磨法制作“魔镜”的情形。他们于1878年在《皇家学会会议录》上发表《日本魔镜》一文，将旅日所见和自己的实验情形公诸于世。在他们的影响之下，日本学者也作了不少研究。在这许多论文中，大多主张透光效应是由于镜面曲率差异所致。至于曲率差异的成因问题，也一直在进行探索。意大利的哥维与法国的伯尔坦、杜博施克等人都进行过很有成效的研究，但都没有作出权威性的结论。总之，透光镜之谜使欧洲科学家们争论了足足一个世纪。1932年布拉格在《光的世界》一书中作了总结性的论述，其中对日本魔镜的研究堪称深刻。
透镜成像
透镜属于折射类的光学元件。我国古代对于折射现象的研究，相对来说，比较薄弱，这或许同玻璃制造业的发展迟缓有关。不过，关于透镜的聚焦与成像方面也还有一些十分奇特的创造。
我国在秦汉时期究竟有没有研制出玻璃或水晶质的凸透镜，科学史界还有不同的说法，不过，《管子》里有所谓“珠，阴之阳，故胜火”的说法。据唐人的解释，那可能就是指利用圆形透明体——珠，对日聚焦取火。这或许不是不可能的。但看来这种取火方法比较难以成功，所以不会很普遍地使用。难怪西晋的张华也只说“以珠取火，多有说者，此未试”。到了唐代，从国外输进了一些聚焦性能良好的透镜，使用才比较多起来。
另一方面，我国在西汉时期就以冰来制造凸透镜用以对日聚焦取火，《淮南万毕术》云：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影则火生。”这实在太奇妙了，以致不少人觉得难以置信。清代的郑复光就是一个，他亲自动手加以试验，结果“亲试而验”。第一次在1819年，他选取透明度好的冰，用手工削制，表面“甚难得圆”，实验不成功，继而想到一个很巧妙的办法：用凹底的锡壶，充以热水，放在冰块上旋转，得到了形状很好的凸透镜，口径3寸，焦距2尺，对日聚焦，竟可以使“火煤”着火，实验成功了！后来他又改进了实验数据，取口径为5寸，焦距为1.7尺。这个数据更加理想了。
外国也有用冰制透镜的，那是在17世纪，英国著名科学家胡克（1635～1703）在皇家学会表演过这个实验，引起了轰动。近年来，美国又有人用冰透镜作为照相机镜头，拍摄照片很成功，引起了人们极大的兴趣。
透镜对日聚焦也就是使太阳成像。用透镜来造成一般物体的像，我国古代似乎记载不多，但也有一件十分奇妙的创造——蝴蝶杯。
宋代何薳的《春渚纪闻》中记载一个名叫陈皋的人，得到一只从古墓中发掘出来的“玛瑙盂”，起初没有引起注意，只放在案头储水磨墨。一天突然发现水中有一条长约一寸的鲫鱼在游动，以为是打水时带进来的，不觉得奇怪。后来起了疑心，把水倒出来，根本没有见到鱼，把水再倒进去，那鱼又有了，用手去捉鱼又捉不着，真不知是什么宝杯。据说这个现象是作者亲眼见到的，而且宋、明典籍中也屡有记载。有的见到一朵花，也有的是见到别的东西。我国戏曲中，有一出流传很广的剧目就叫“蝴蝶杯”，它描写发生在明代的一个爱情故事，戏中男主角有一个奇妙的“蝴蝶杯”：只要斟酒入杯，就见蝴蝶在杯中翩翩起舞，杯中酒干，蝴蝶也就隐去。1979年，山西省侯马市的一个工厂科技人员，通过长期研究，仿制成功这种奇妙的杯子。它像个小巧玲珑的反口金铃，所以杯口截面比较大。这个反口金铃安在细脚的座上。杯外壁绘二龙戏珠等图案，杯口用金丝镶饰，杯内绘有几朵红花。杯底中央嵌装一枚凸透镜。
在杯脚里以细弹簧（游丝）装上一个彩蝶，只要杯受微小骚扰，彩蝶就能舞动。彩蝶的位置是在这枚凸透镜的焦点外的。在杯中无酒时，因彩蝶在凸透镜焦点之外，造成与人眼同侧的实像，人眼视之很模糊。当斟酒入杯时，这层透明的酒成了一枚凹透镜，凸透镜与凹透镜组合成为复合透镜。复合透镜的焦距比凸透镜的焦距大，彩蝶便落在复合透镜焦距之内，造成了放大的虚像，大约位于明视距离处。此时复合透镜起放大镜作用，故人眼很清楚地看到放大了的蝴蝶。因杯拿在手里，总要受到点骚扰，蝴蝶就翩翩起舞了。
这里古人实际上是根据复合透镜的原理，造成这种奇妙的性能！
