光的色散发现过程

如题所述

牛顿色散认识

(1)设计并进行三棱镜实验当白光通过无色玻璃和各种宝石的碎片时,就会形成鲜艳的各种颜色的光,这一事实早在牛顿的几个世纪之前就已有了解,可是直到十七世纪中叶以后,才有牛顿通过实验研究了这个问题.该实验被评为“物理最美实验”之一。

牛顿首先做了一个有名的三棱镜实验,他在著作中记载道:“1666年初,我做了一个三角形的玻璃棱柱镜,利用它来研究光的颜色.为此,我把房间里弄成漆墨的,在窗户上做一个小孔,让适量的日光射进来.我又把棱镜放在光的入口处,使折射的光能够射到对面的墙上去,当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时,使我感到极大的愉快.”牛顿的实验设计如下图:通过这个实验,在墙上得到了一个彩色光斑,颜色的排列是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.牛顿把这个颜色光斑叫做光谱.

(2)进一步设计实验,获得纯光谱

牛顿在上述实验中所得到的光谱是不纯的,他认为光谱之所以不纯是因为光谱是由一系列相互重叠的圆形色斑的像所组成.牛顿为了获得很纯的光谱,便设计了一套光学仪器进行实验:

用白光通过一透镜后照亮狭缝S,狭缝后放一会聚透镜(凸透镜)以便形成狭缝S的像s‘.然后在透镜的光路上放一个棱镜.结果光通过棱镜因偏转角度不同而被分开,以至在白色光屏上形成一个由红到紫的光谱带.这个光谱带是由一系列彼此邻接的狭缝的彩色像组成的.若狭缝做得很窄,重叠现象就可以减小到最低限度,因而光谱也变得很纯.

(3)牛顿提出解释光谱的理论

牛顿为了解释三棱镜实验中白光的分解现象,认为白光是由各种不同颜色光组成的,玻璃对各种色光的折射率不同,当白光通过棱镜时,各色光以不同角度折射,结果就被分开成颜色光谱.白光通过棱镜时,向棱镜的底边偏折,紫光偏折最大,红光偏折最小.棱镜使白光分开成各种色光的现象叫做色散.严格地说,光谱中有很多各种颜色的细线,它们都及平滑地融在相邻的细线里,以至使人觉察不到它的界限.
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