Sunny是白色的嗎？——光的色散的發現

在自然科學中，光學是一門歷史悠久、內容豐富的學科，因而人類的科學進步始終與光學的發展和人們對於光的認識有著極其密切的關係。在光學發展300多年的歷史上，許多著名的科學家都進行過這一科學領域的研究，人類最偉大的科學家牛頓就是其中之一，而且他在實驗物理方面的工作主要是體現在光學上。

發現七彩光帶

牛頓在大學期間，特別喜歡物理實驗，因而接觸到了許多光學儀器。雖然當時光學儀器的缺陷和毛病很多，但大家都找不出其根源所在。對於這一問題牛頓牢牢地記在心裡，他想一旦有了機會必須弄清楚它們。

1665年，牛頓大學畢業了。當時的英國正受到瘟疫的侵襲，為了減少傳染的機會學校都關了門，無學可上的牛頓只好回到農村的家中。他雖然也去田間幹農活，但更多的精力卻是用於科學研究，其任務之一就是要弄清大學實驗室的光學儀器為什麼會有那麼多的不足。

那個時代的光學儀器還非常原始，無非是一些平面鏡、凹、凸透鏡及三稜鏡等元件。因而牛頓能夠在家裡方便地開展自己的研究工作。

一天，天氣很好，Sunny從窗子射進屋內，牛頓拿出一塊玻璃三稜鏡準備實驗。忽然，他發現地面上出現了紅、黃、青、紫等顏色的光排成的鮮豔綵帶。這是怎麼回事呢？他已多次使用過這塊三稜鏡，但從來沒有見過這種現象。

牛頓開始認真地研究這一現象，他用支架把三稜鏡安放好，接著拿出兩張硬紙板。在一張紙板上刻出一條縫放在稜鏡前面，將另一張放在稜鏡後面做光屏。當一束Sunny穿過窄縫射到稜鏡上時，在進入稜鏡的一面發生一次折射，從稜鏡的另一面射出時又發生一次折射。經過兩次折射後，光線的方向變了，在後面的屏上形成一條由紅、橙、黃。綠、藍、青、紫七種顏色排開的彩色光帶。難道白色的Sunny是由這七種顏色的光組成的嗎？牛頓還不能肯定，他開始查詢資料。他很快發現了對這一現象的解釋：白色的光透過三稜鏡後之所以變成依次排列的各色光，並不是白光有複雜成分，而是白光與稜鏡相互作用的結果。

決不輕信別人

事實是這樣的嗎？牛頓是個特別認真的人，要讓他相信什麼，除非是他親眼所見或

者親身經歷過。

牛頓開始這樣考慮問題，如果白光透過稜鏡後變成七種顏色的光是由於白光與稜鏡的相互作用，那麼這些各種顏色的光經過第二個稜鏡時必然會再次改變顏色。他根據自己的想法繼續做實驗，他在稜鏡後面豎放一張開有小孔的屏，這樣轉動前面的稜鏡，就可以使不同顏色的光單獨地穿過小孔。在屏的後面再放一塊三

稜鏡，就能觀察到這些單色光透過第二塊稜鏡後顏色是否會改變。但實驗的結果表明，這些單色光經過第二塊稜鏡後沒有再分解，顏色也沒有變化，看來別人的解釋並不正確。

接著牛頓開始想，既然一塊稜鏡能把白光分解成七種顏色的光，那麼用另一塊稜鏡就可能使這些彩色的光復原為白光。於是他又在第一塊稜鏡後倒放了一塊頂角較大的稜鏡，果然實驗成功了，七種顏色的光帶又變成白光。

這些成功的實驗使牛頓認識到白色的Sunny確具有複雜的成分，它由七種不同顏色的光組成。三稜鏡之所以能把它們分開，是因為各種單色光相對於稜鏡有不同的折射率。後來牛頓的發現得到科學界的承認並被寫進教科書，而這些實驗則被稱為著名的“光的色散實驗”。

牛頓與現代光譜學

光的色散現象的發現是十七世紀的事情，這在當時並無特別重要的意義，但是牛頓的那些實驗卻開創了現代物理學的重要領域——光譜學研究的先河。

隨著科學的發展和技術的進步，人們逐漸發現了紅外線、紫外線以及各種各樣的其它光譜，更重要的是認識到這些光譜反映了物質的微觀世界——分子、原子裡面發生的事情。因而光譜學的研究就成為科學家認識物質微觀結構的有力手段。

透過光譜學，人類發現了新的物質元素，找到了“解釋原子密碼”的依據。特別是本世紀60年代後，隨著鐳射技術、計算機以及各種先進的電子技術、測量技術的出現，人們更容易獲得各種物質元素的光譜，並且更為方便準確地進行研究。透過光譜反映的資訊，瞭解它們的成分和結構、弄清它們的理化性質。可以說，沒有光譜學的成就，就不會有物理學、生物學、化學等許多科學的今天。

目前，光譜學已發展成為一門內容豐富的專門學科。從物質結構上講，有原子光譜學，分子光譜學；從光譜波長上分，有x射線光譜學，紅外線光譜學；從光譜形式上看，有鐳射光譜學，熒光光譜學……而且，光譜學的應用已遍及於化學、生物學、天文學、地質學、冶金學、醫學、刑事學等幾乎現代科學的所有領域。

今天，光譜學的發展遠遠超越了牛頓所研究的範圍，但是我們不應忘記牛頓的功績：他發現了獲得光束中電磁輻射的強度按波長或頻率分佈的一個表象的原始方法。

http://ftp.haie.edu.cn/RESOURCE/XX/XXZR/ZRBL/SJDFXSXWL/6291_SR.HTM

【『有圖片』】

Sunny是白色的嗎？——光的色散的發現

在自然科學中，光學是一門歷史悠久、內容豐富的學科，因而人類的科學進步始終與光學的發展和人們對於光的認識有著極其密切的關係。在光學發展300多年的歷史上，許多著名的科學家都進行過這一科學領域的研究，人類最偉大的科學家牛頓就是其中之一，而且他在實驗物理方面的工作主要是體現在光學上。

發現七彩光帶

牛頓在大學期間，特別喜歡物理實驗，因而接觸到了許多光學儀器。雖然當時光學儀器的缺陷和毛病很多，但大家都找不出其根源所在。對於這一問題牛頓牢牢地記在心裡，他想一旦有了機會必須弄清楚它們。

1665年，牛頓大學畢業了。當時的英國正受到瘟疫的侵襲，為了減少傳染的機會學校都關了門，無學可上的牛頓只好回到農村的家中。他雖然也去田間幹農活，但更多的精力卻是用於科學研究，其任務之一就是要弄清大學實驗室的光學儀器為什麼會有那麼多的不足。

那個時代的光學儀器還非常原始，無非是一些平面鏡、凹、凸透鏡及三稜鏡等元件。因而牛頓能夠在家裡方便地開展自己的研究工作。

一天，天氣很好，Sunny從窗子射進屋內，牛頓拿出一塊玻璃三稜鏡準備實驗。忽然，他發現地面上出現了紅、黃、青、紫等顏色的光排成的鮮豔綵帶。這是怎麼回事呢？他已多次使用過這塊三稜鏡，但從來沒有見過這種現象。

牛頓開始認真地研究這一現象，他用支架把三稜鏡安放好，接著拿出兩張硬紙板。在一張紙板上刻出一條縫放在稜鏡前面，將另一張放在稜鏡後面做光屏。當一束Sunny穿過窄縫射到稜鏡上時，在進入稜鏡的一面發生一次折射，從稜鏡的另一面射出時又發生一次折射。經過兩次折射後，光線的方向變了，在後面的屏上形成一條由紅、橙、黃。綠、藍、青、紫七種顏色排開的彩色光帶。難道白色的Sunny是由這七種顏色的光組成的嗎？牛頓還不能肯定，他開始查詢資料。他很快發現了對這一現象的解釋：白色的光透過三稜鏡後之所以變成依次排列的各色光，並不是白光有複雜成分，而是白光與稜鏡相互作用的結果。

決不輕信別人

事實是這樣的嗎？牛頓是個特別認真的人，要讓他相信什麼，除非是他親眼所見或

者親身經歷過。

牛頓開始這樣考慮問題，如果白光透過稜鏡後變成七種顏色的光是由於白光與稜鏡的相互作用，那麼這些各種顏色的光經過第二個稜鏡時必然會再次改變顏色。他根據自己的想法繼續做實驗，他在稜鏡後面豎放一張開有小孔的屏，這樣轉動前面的稜鏡，就可以使不同顏色的光單獨地穿過小孔。在屏的後面再放一塊三

稜鏡，就能觀察到這些單色光透過第二塊稜鏡後顏色是否會改變。但實驗的結果表明，這些單色光經過第二塊稜鏡後沒有再分解，顏色也沒有變化，看來別人的解釋並不正確。

接著牛頓開始想，既然一塊稜鏡能把白光分解成七種顏色的光，那麼用另一塊稜鏡就可能使這些彩色的光復原為白光。於是他又在第一塊稜鏡後倒放了一塊頂角較大的稜鏡，果然實驗成功了，七種顏色的光帶又變成白光。

這些成功的實驗使牛頓認識到白色的Sunny確具有複雜的成分，它由七種不同顏色的光組成。三稜鏡之所以能把它們分開，是因為各種單色光相對於稜鏡有不同的折射率。後來牛頓的發現得到科學界的承認並被寫進教科書，而這些實驗則被稱為著名的“光的色散實驗”。

牛頓與現代光譜學

光的色散現象的發現是十七世紀的事情，這在當時並無特別重要的意義，但是牛頓的那些實驗卻開創了現代物理學的重要領域——光譜學研究的先河。

隨著科學的發展和技術的進步，人們逐漸發現了紅外線、紫外線以及各種各樣的其它光譜，更重要的是認識到這些光譜反映了物質的微觀世界——分子、原子裡面發生的事情。因而光譜學的研究就成為科學家認識物質微觀結構的有力手段。

透過光譜學，人類發現了新的物質元素，找到了“解釋原子密碼”的依據。特別是本世紀60年代後，隨著鐳射技術、計算機以及各種先進的電子技術、測量技術的出現，人們更容易獲得各種物質元素的光譜，並且更為方便準確地進行研究。透過光譜反映的資訊，瞭解它們的成分和結構、弄清它們的理化性質。可以說，沒有光譜學的成就，就不會有物理學、生物學、化學等許多科學的今天。

目前，光譜學已發展成為一門內容豐富的專門學科。從物質結構上講，有原子光譜學，分子光譜學；從光譜波長上分，有x射線光譜學，紅外線光譜學；從光譜形式上看，有鐳射光譜學，熒光光譜學……而且，光譜學的應用已遍及於化學、生物學、天文學、地質學、冶金學、醫學、刑事學等幾乎現代科學的所有領域。

今天，光譜學的發展遠遠超越了牛頓所研究的範圍，但是我們不應忘記牛頓的功績：他發現了獲得光束中電磁輻射的強度按波長或頻率分佈的一個表象的原始方法。

http://ftp.haie.edu.cn/RESOURCE/XX/XXZR/ZRBL/SJDFXSXWL/6291_SR.HTM

【『有圖片』】