沈括仔細觀察事物，記錄現象，準確識別，通過分析研究理解其內外關系，進而提高到理性認識的階段。所以當他看凹面鏡的時候，看到的是倒影。經過反復研究，他發現用手指照鏡子時，是壹個正影。當他遠去的時候，影子消失了。在更遠處，鏡子裏有壹個倒影。所以，天上飛的風箏，照在地上的影子是朝著前進的方向移動的，但是如果光線到達風箏，然後穿過窗戶上的小孔，那麽飛著的風箏和它的影子是朝著相反的方向行進的，意識到凹面鏡上看不到手指的地方(距離)正好等於窗戶上的小孔， 並得出光通過小孔和焦點形成光束的光學理論(第44條)。 它激勵著後人繼續研究針孔成像，並取得了巨大的成就。宋末趙友琴做了大規模的對比實驗，從小孔倒像中分辨出大孔光斑，知道了物距和像距與光源強度的關系(趙友琴與光學王、文，杭大慶祝建國三十周年科學報告論文集，1979，10)。清代鄭做了壹系列針孔成像實驗，包括正象、模糊象和反射，揭示了光學成像的全過程(沈括的科學成就和王、文的貢獻)。沈括將針孔成像和凹面鏡成像用“遮擋”的概念聯系起來，提出了“點陣技術”。《舒歌》後來失傳了，因為在《筆談》中提到了它，引起了後人的註意。鄭認為“格”是“分”出來的，空隙和焦點都是格。清代鄒(1819—1869)著《舒歌補》，認為“舒歌”是幾何光學。實際上，“首尾相格”就是現代光學中的等角空間變換關系(沈括的科學成就和王、文的貢獻)。
第209條所述的屍檢方法，是我國早期應用光學濾光的記載(《孟茜碧潭[自然科學部分]註解》，安徽科學技術出版社，第144頁)。在此基礎上，王還做了壹系列實驗，證實了“紅燈屍檢”是科學的(王著《關於紅燈屍檢》，杭大學報(自然科學版)第3期，1984)。《筆談》的記載對後世影響很大，比如宋代引用了鄭可的《龜導越獄》。南宋宋詞(1186—1249)略發展此文，新(紅)油絲亦可作濾色器，“若下雨天，以熱炭照”(鄭可《獄龜指南》卷六；宋詞《冤獄集》(卷二)。
沈括在《碧潭》第357條中，通過觀察彩虹和太陽的位置來解釋彩虹的成因，這與現代科學原理是壹致的(王和文對沈括的科學成就和貢獻)。
還有其他的，比如537條。沈括曾指出“同調但同音者，應相應”，並科學地用紙人的演示實驗驗證了兩弦八度不同時的共鳴現象，非常直觀。在歐洲，直到17世紀才出現了類似於這個實驗的用紙遊碼的實驗(王和文的沈括的科學成就和貢獻)。
在第544條中，他批評了趙露關於潮汐系統“不是由日出激發”的錯誤，指出了潮汐與月亮的關系，肯定了月亮在潮汐中的主要作用。這比西方的“潮汐時間”(王和文的科學成就和沈括的貢獻)要早100年左右。