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室有小罅，虽不皆圆而罅景所射未有不圆。及至日食则罅景亦如所食分数。罅虽宽窄不同，景却周径相等，但宽者浓而窄者淡。若以物障其所射之处，迎此景于障物上，则此景较狭而加浓。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦善于观察，他发现光线透过小孔时有一些特殊现象：日光、月光通过壁间小孔，小孔虽然不圆，但所得到的象却皆呈圆形；在日食发生时所观察到的象和日食的分数相同；小孔的大小虽有不同，但象的大小相等，只是浓淡不同（即照度不同）。如果把象屏移向小孔，则象变小，照度加大。这些光学现象引起赵友钦的深思：
予始未悟其理因熟思之。凡大罅有景必随罅之方圆长短尖斜而不别，乃因罅大而可容日月之体也。或罅小则不足容日月之体，是以随日月之形而皆圆，及其缺则皆缺。罅渐窄则景渐淡，景渐远则周径渐广而愈加淡，大罅之景渐远亦渐广，然不减其浓，此则浓淡之别也。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦经过反复实验和思索，终于找到了原因：由于“罅小则不足容日月之体，是以随日月之形而皆圆，及其缺则缺”。如果把小孔逐渐缩小，则像逐渐变谈。如果把象屏逐渐移远，象逐渐加大而照度减小。通过这一实验研究，赵友钦正确地得出了小孔成（倒）像的光学思想。同时赵友钦对大孔成（正）像（指明亮部分）、照度问题也有正确认识。他发现如果墙壁的孔相当大，则情况有所变化，象必随孔的方、圆、长短、尖和斜而与大孔的形状相类似，这是因为“罅大而可容日月之体也”。由于《小罅光景》的前一部分实验是以日、月为光源，只能改变孔的大小、形状及象距，故实验研究的范围受到限制。为了克服这一局限性，赵友钦在《小罅光景》后一部分中又别出心裁地设计了一套小孔成像实验，这一大型的光学实验是全篇的重点内容。其实验装置原文如下：
假于两间，楼下各穿圆NFDC5于当中，径皆四尺余，右NFDC5深四尺，左NFDC5深八尺，置桌案于左NFDC5内，案高四尺，如此则虽深八尺只如右NFDC5之线。作两圆板，径广四尺，俱以蜡烛千余枝密插于上，放置NFDC5内而燃之。比其形于日月，更作两圆板径广五尺，覆于NFDC5口，地上板心各开方窍。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦选取楼房作为实验场所，在楼下两房间的地面上挖两个直径四尺多的圆NFDC5，右NFDC5深四尺，左NFDC5深八尺，根据实验需要，可在左NFDC5中另放一张四尺高的桌子。取两块直径为四尺的圆板，每块板上密插上一千多支蜡烛，分别点燃，放入NFDC5底（或桌面上）作为实验光源。分别用中心开孔的木板遮盖NFDC5口。楼板在实验中可作为固定象屏。这个光学实验被公认为世界物理史上的一个独创，享有盛誉。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉运思巧妙的实验物理思想
赵友钦的这一光学实验构思巧妙，其实验设计思想的先进性和科学性有三点：其一，蜡烛放在NFDC5内，烛焰比较稳定；其二，将光源封闭在圆NFDC5中，光线只能以板孔中穿出，这样就可以保证观察结果的准确和清晰；其三，在地下深挖圆NFDC5，增大了光线与象屏之间的间距，扩大了调节范围。
整个实验分五个基本步骤进行：
第一，保持光源、小孔，像屏三者之间距离不变，点燃蜡烛，两边楼板（屏幕）上所成的像（明亮部分）形态相同，“总成一景而圆”，然而“却有一浓一淡之殊”。对于这一结果，赵友钦“详察其理”，指出都呈图像可用光线直进原理来解释。对于像的浓淡原因，赵友钦指出：“所以有浓淡之殊者，盖两处皆得千景叠砌，圆径苦无广狭之分，但见其窍宽者所容之光较多，乃千景皆广而叠砌稠厚，所以浓。窍窄者所容之光较少，乃千景皆狭而叠砌稀薄，所以淡。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这一解释通俗易懂。
第二，改变光源。赵友钦进行了一个“小景随日月亏食”的模拟实验，“向右NFDC5东边减却五百烛，观其左间楼板之景缺其半于西，乃小景随日月亏食之理也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。
接着，赵友钦“又灭左NFDC5之烛但明二三十枝，NFDD9密得所。观其楼板之景，虽是周圆布置各自点点为方，不相粘附而愈淡矣。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这一实验结果揭示了光学理论的一个思想，即距离不变时，物体上的照度正比于光源强度。
第三，赵友钦又改变了一下实验装置：“别将广大之板二片各悬于楼板之下较低数尺，以障楼板而迎夺其景”，将像距缩小。实验结果发现：“此景较于楼板者敛狭而加浓。所以迎夺其景者表其景近则狭而浓，远则广而淡也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。为什么会出现这样的情况？赵友钦做了正确解释：“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，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。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这一实验结果实际上揭示了一个光学思想，即在平行光线照射下，被照面上的照度随光线入射角的大小而变化。
第四，赵友钦再次改变了一下实验装置：“去其所悬之板，举其左NFDC5连板之烛，撤去NFDC5内桌案，复燃连板之烛，置于NFDC5底而NFDC5蒁（掩）之。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。即保持光源强度、孔的大小和像距不变，改变物距。其实验结果是：“窍既远于烛，景则敛而狭。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。对这一光学现象，赵友钦做了探讨，指出：“所以敛铗者盖是窍与烛相远则斜射之光敛而稍直，光皆敛直，则景不得不狭，景狭则色当浓，烛远则光必薄，是以难于加浓也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。
第五，赵友钦又改变孔的大小和形状，对大孔成像也做了实验研究，并与小孔成像进行了对比分析。
通过上述一系列实验研究，赵友钦归纳出小孔成像的规律：“景之远近在窍外，烛之远近在窍内。凡景近窍者狭，景远窍者广；烛远窍者景亦狭，烛近窍者景亦广。景广则淡，景狭则浓。烛虽近而光衰者，景亦淡；烛虽远而光盛者，景亦浓。由是察之，烛也、光也、窍也、景也四者消长胜负皆所当论者也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这里，赵友钦通过实验实际上已经定性地得出了光学的一个基本定律思想，即照度随光源的强度增大而增大，随距离的增大而减小。这一照度随距离成反比的光学思想早于西方科学四百年，这充分说明道教科学家赵友钦在天文、物理领域内所具有的深邃而先进的科学思想。
关于赵友钦光学实验在科学思想史上的创新意义，为避免所谓的“道教情结”嫌疑，笔者在这里仅仅援引杨仲耆、申先甲主编《物理学思想史》一书里的有关评论作为本章的结语：赵友钦“是中国古代最接近现代物理实验思想的科学家。他实验目的明确，实验条件可控，实验步骤清晰，实验结果可靠。不足的是他还没有进行定量分析。如果赵友钦的实验思想有一小部分在中国得到发扬，中国明代以后的科学可能会有更加令人嘱目的成就。”杨仲耆、申先甲主编《物理学思想史》，湖南教育出版社，1993，第92页。
第五部分：化化不间——道教