芒果视频下载

介質

光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)色(se)散需要有能折射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)介(jie)質(zhi)，介(jie)質(zhi)折射(she)率(lv)隨光(guang)(guang)(guang)(guang)波頻(pin)率(lv)或(huo)真空中的(de)頻(pin)率(lv)而變。當復色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)在介(jie)質(zhi)界面上(shang)折射(she)時(shi)，介(jie)質(zhi)對不(bu)同頻(pin)率(lv)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)有不(bu)同的(de)折射(she)率(lv)，各色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)因所形(xing)成(cheng)的(de)折射(she)角不(bu)同而彼此分(fen)離(li)。1672年，牛(niu)頓利用三棱鏡將太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)分(fen)解成(cheng)彩色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)帶，這是(shi)人們首次作的(de)色(se)散實(shi)驗(yan)。通常介(jie)質(zhi)的(de)折射(she)率(lv)n或(huo)色(se)散率(lv)與頻(pin)率(lv)的(de)關系來(lai)描述色(se)散規律。任何介(jie)質(zhi)的(de)色(se)散均(jun)可(ke)分(fen)正常色(se)散和(he)反常色(se)散兩種。

光波

光的色散當然還要有光波。光波都有一定的頻率，光的顏色是由光波的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)決定的(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)可見光(guang)(guang)(guang)區域(yu)，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)最小(xiao)，紫光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)最大(da)，各種頻(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)在(zai)(zai)真空中傳播的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度都(dou)相(xiang)同(tong)(tong)，約等于(yu)3.0×108m/s。但(dan)是(shi)不同(tong)(tong)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單色光(guang)(guang)(guang)，在(zai)(zai)介(jie)(jie)質(zhi)中傳播時由于(yu)與介(jie)(jie)質(zhi)相(xiang)互作用，傳播速(su)(su)度都(dou)比在(zai)(zai)真空中的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度小(xiao)，并且速(su)(su)度的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)互不相(xiang)同(tong)(tong)。介(jie)(jie)質(zhi)對紅(hong)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)(lv)小(xiao)，對紫光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)(lv)大(da)。當(dang)不同(tong)(tong)色光(guang)(guang)(guang)以相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)入射(she)角射(she)到三棱鏡上(shang)，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)偏折(zhe)(zhe)最少，它在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)譜中處在(zai)(zai)靠(kao)近頂角的(de)(de)(de)(de)一端。紫光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)介(jie)(jie)質(zhi)中的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)譜中也就(jiu)排列在(zai)(zai)最靠(kao)近棱鏡底邊的(de)(de)(de)(de)一端。

基本原理

在光(guang)學中，將復色光(guang)分解成單(dan)色光(guang)的過程，叫光(guang)的色散。

由兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)或兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)以上(shang)的(de)單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)組成的(de)光(guang)(guang)（由兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)或兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)以上(shang)的(de)頻率組成的(de)光(guang)(guang)），稱為復色(se)(se)光(guang)(guang)。不能再分(fen)解的(de)光(guang)(guang)（只(zhi)有一種(zhong)(zhong)(zhong)頻率），稱為單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)。

注：眼睛(jing)的(de)色(se)覺(jue)細胞接收(shou)到不同(tong)頻率(lv)的(de)可見(jian)光時，感覺(jue)到的(de)顏色(se)不同(tong)，顏色(se)是不同(tong)頻率(lv)的(de)光對色(se)覺(jue)細胞的(de)刺激而產生的(de)。）

一般讓白(bai)光(guang)（復色光(guang)）通過三棱鏡就(jiu)能產(chan)生(sheng)光(guang)的色散。對同(tong)一種介質，光(guang)的頻率越(yue)高(gao)，介質對這(zhe)(zhe)種光(guang)的折(zhe)射率就(jiu)越(yue)大。在可見光(guang)中，紫(zi)光(guang)的頻率最(zui)高(gao)，紅光(guang)頻率最(zui)小。當(dang)白(bai)光(guang)通過三棱鏡時(shi)，棱鏡對紫(zi)光(guang)的折(zhe)射率最(zui)大，光(guang)通過棱鏡后，紫(zi)光(guang)的偏折(zhe)程度(du)最(zui)大，紅光(guang)偏折(zhe)程度(du)最(zui)小。這(zhe)(zhe)樣，三棱鏡將不同(tong)頻率的光(guang)分開，就(jiu)產(chan)生(sheng)了光(guang)的色散。

復色光(guang)分(fen)解為單(dan)色光(guang)而(er)形成光(guang)譜的現象叫做(zuo)光(guang)的色散。（白光(guang)散開后單(dan)色光(guang)從上到下(xia)依(yi)次為“紅(hong)、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。）

色(se)(se)散可(ke)(ke)以利(li)用三棱鏡或(huo)(huo)光(guang)柵(zha)等作為“色(se)(se)散系(xi)統”的(de)(de)儀器(qi)來(lai)實現。將顏色(se)(se)按一(yi)定順序排(pai)列形(xing)成光(guang)譜(pu)。光(guang)譜(pu)（spectrum）是復色(se)(se)光(guang)經過色(se)(se)散系(xi)統（如棱鏡、光(guang)柵(zha)）分光(guang)后，被色(se)(se)散開的(de)(de)單色(se)(se)光(guang)按頻率（或(huo)(huo)波(bo)長(chang)）大(da)小而依次排(pai)列的(de)(de)圖案，全(quan)稱(cheng)為光(guang)學頻譜(pu)。光(guang)譜(pu)中最大(da)的(de)(de)一(yi)部分可(ke)(ke)見光(guang)譜(pu)是電磁波(bo)譜(pu)中人(ren)眼可(ke)(ke)見的(de)(de)一(yi)部分，在(zai)這個頻率范(fan)圍內(nei)的(de)(de)電磁輻射被稱(cheng)作可(ke)(ke)見光(guang)。光(guang)譜(pu)并沒有包含人(ren)類大(da)腦視(shi)覺所(suo)(suo)能區別的(de)(de)所(suo)(suo)有顏色(se)(se)，譬如褐色(se)(se)和粉紅色(se)(se)。

法國數(shu)學家(jia)柯西發現(xian)折(zhe)射(she)率和光頻的關(guan)系，可以(yi)用一(yi)個級(ji)數(shu)表示：

n(f)=a+bf2+cf4。

其中a，b，c是(shi)三(san)個(ge)柯西(xi)色散(san)系數，因(yin)不(bu)(bu)同的物(wu)質(zhi)而不(bu)(bu)同。只(zhi)須測(ce)(ce)定三(san)個(ge)不(bu)(bu)同的頻率下的折射(she)率n(f)，代(dai)入柯西(xi)色散(san)公式中可(ke)得到(dao)三(san)個(ge)聯立方程式，解這組聯立方程式就可(ke)以得到(dao)這物(wu)質(zhi)的三(san)個(ge)柯西(xi)色散(san)系數。有了三(san)個(ge)柯西(xi)色散(san)系數，就可(ke)以計算出(chu)其他頻率下的折射(she)率不(bu)(bu)需要(yao)再測(ce)(ce)量。

除了柯西色(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)之(zhi)外，還有其(qi)他的(de)色(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)。如Hartmann色(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)、Conrady色(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)、Hetzberger色(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)等(deng)。

復色光(guang)(guang)(guang)分(fen)解為單色光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)叫光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散(san)(san)。牛頓在1666年最先利用三棱鏡觀察到光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散(san)(san),把白光(guang)(guang)(guang)分(fen)解為彩色光(guang)(guang)(guang)帶（光(guang)(guang)(guang)譜）。色散(san)(san)現(xian)象(xiang)說(shuo)明光(guang)(guang)(guang)在介(jie)質中的(de)(de)(de)速度v（或(huo)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散(san)(san)折射(she)率n=c/v）隨光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)頻率f而變(bian)。光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散(san)(san)可以用三棱鏡、衍(yan)射(she)光(guang)(guang)(guang)柵、干涉儀等來實(shi)現(xian)。

白(bai)光(guang)(guang)是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各(ge)種色(se)(se)光(guang)(guang)組成的(de)，由單色(se)(se)光(guang)(guang)混合而(er)成的(de)光(guang)(guang)叫做(zuo)復色(se)(se)光(guang)(guang)。不能再分(fen)解的(de)色(se)(se)光(guang)(guang)叫做(zuo)單色(se)(se)光(guang)(guang)。

色(se)散可以(yi)利用棱鏡(jing)或光柵等作為“色(se)散系(xi)統”的儀器(qi)來實現。

光的三基色(se)：紅，綠，藍

另外，我(wo)們看的電視(shi)的熒光粉也是這種(zhong)組(zu)合，你(ni)到彩電跟前(qian)看看CRT就是這樣(yang)，不(bu)(bu)過(guo)別(bie)看你(ni)面(mian)前(qian)電腦(nao)的監視(shi)器，他(ta)的像素點太(tai)小了，肉眼分辨不(bu)(bu)出(chu)來(lai)的。RGB這三種(zhong)顏色的組(zu)合，幾(ji)乎(hu)形成所有的顏色。

紅(hong)(hong)，綠(lv)(lv)，藍被(bei)(bei)稱(cheng)為(wei)(wei)光(guang)的(de)“三原色(se)(se)”，是因為(wei)(wei)自然界紅(hong)(hong)、綠(lv)(lv)、藍三種(zhong)顏(yan)(yan)色(se)(se)是無法(fa)用其(qi)它顏(yan)(yan)色(se)(se)混(hun)(hun)合(he)而(er)成的(de)，而(er)其(qi)他顏(yan)(yan)色(se)(se)可以通過(guo)紅(hong)(hong)、綠(lv)(lv)、藍光(guang)的(de)適當混(hun)(hun)合(he)而(er)得到的(de)，因此紅(hong)(hong)、綠(lv)(lv)、藍三種(zhong)顏(yan)(yan)色(se)(se)被(bei)(bei)稱(cheng)為(wei)(wei)光(guang)的(de)“三原色(se)(se)”。

當復(fu)色(se)(se)光(guang)(guang)在介(jie)質(zhi)界(jie)面上折(zhe)射(she)時(shi)，介(jie)質(zhi)對不同頻率的(de)(de)光(guang)(guang)有不同的(de)(de)折(zhe)射(she)率，各色(se)(se)光(guang)(guang)會因折(zhe)射(she)角不同而彼此分離。1672年，牛(niu)頓(dun)利用三(san)棱鏡將(jiang)色(se)(se)散(san)(san)太(tai)陽光(guang)(guang)分解成(cheng)彩色(se)(se)光(guang)(guang)帶，這是人們首次作的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)實驗。通常用介(jie)質(zhi)的(de)(de)折(zhe)射(she)率n或色(se)(se)散(san)(san)率與頻率的(de)(de)關系來描(miao)述色(se)(se)散(san)(san)規律。任何介(jie)質(zhi)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)均可分正常色(se)(se)散(san)(san)和反常色(se)(se)散(san)(san)兩種。

復(fu)(fu)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分(fen)(fen)解為單色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)而形成光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)的(de)(de)現象(xiang)。讓一(yi)(yi)(yi)束白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)射到玻(bo)璃(li)棱鏡(jing)(jing)上，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)線經(jing)過棱鏡(jing)(jing)折射以后就(jiu)在另一(yi)(yi)(yi)側面(mian)的(de)(de)白(bai)(bai)紙(zhi)屏上形成一(yi)(yi)(yi)條彩色(se)(se)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶(dai)，其(qi)顏色(se)(se)的(de)(de)排列(lie)是(shi)(shi)靠近棱鏡(jing)(jing)頂角端是(shi)(shi)紅色(se)(se)，靠近底邊的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)端是(shi)(shi)紫色(se)(se)，中(zhong)間依次是(shi)(shi)橙黃綠藍靛(dian)，這(zhe)樣的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶(dai)叫(jiao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)每一(yi)(yi)(yi)種(zhong)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)不能再分(fen)(fen)解出(chu)其(qi)他色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，稱它(ta)為單色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。由單色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)混(hun)合而成的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)叫(jiao)復(fu)(fu)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。自然(ran)界中(zhong)的(de)(de)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、白(bai)(bai)熾電燈(deng)和(he)(he)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)燈(deng)發出(chu)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)都是(shi)(shi)復(fu)(fu)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)照到物(wu)體(ti)上時，一(yi)(yi)(yi)部分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被物(wu)體(ti)反(fan)射，一(yi)(yi)(yi)部分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被物(wu)體(ti)吸收。如果物(wu)體(ti)是(shi)(shi)透(tou)明的(de)(de)，還(huan)有一(yi)(yi)(yi)部分(fen)(fen)透(tou)過物(wu)體(ti)。不同(tong)物(wu)體(ti)，對不同(tong)顏色(se)(se)的(de)(de)反(fan)射、吸收和(he)(he)透(tou)過的(de)(de)情況不同(tong)，因此呈現不同(tong)的(de)(de)色(se)(se)彩。

光(guang)(guang)波都(dou)(dou)有一(yi)定的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)，光(guang)(guang)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)是(shi)由光(guang)(guang)波的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)決定的(de)(de)(de)，在(zai)可見光(guang)(guang)區域，紅(hong)光(guang)(guang)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)最小(xiao)，紫光(guang)(guang)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)最大(da)，各(ge)種頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)在(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)傳播的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)都(dou)(dou)相(xiang)同，等于(yu)3.0×108m/s。但(dan)是(shi)不同頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)單(dan)色(se)光(guang)(guang)，在(zai)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)傳播時由于(yu)與介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)相(xiang)互作用(yong)，傳播速(su)度(du)(du)都(dou)(dou)比在(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)小(xiao)，并且速(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)互不相(xiang)同。介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)對紅(hong)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)小(xiao)，對紫光(guang)(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)率(lv)(lv)大(da)。當不同色(se)光(guang)(guang)以相(xiang)同的(de)(de)(de)入射(she)角射(she)到三棱鏡(jing)上(shang)，紅(hong)光(guang)(guang)發生的(de)(de)(de)偏折(zhe)(zhe)最少，它在(zai)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)處在(zai)靠(kao)近(jin)頂(ding)角的(de)(de)(de)一(yi)端。紫光(guang)(guang)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)大(da)，在(zai)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)大(da)，在(zai)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也就(jiu)排列在(zai)最靠(kao)近(jin)棱鏡(jing)底邊的(de)(de)(de)一(yi)端。

夏天雨后，在朝著(zhu)太陽那一(yi)邊(bian)的(de)(de)(de)天空(kong)上，常(chang)常(chang)會出(chu)現(xian)彩色的(de)(de)(de)圓弧，這(zhe)就是虹(hong)(hong)。形成(cheng)虹(hong)(hong)的(de)(de)(de)原(yuan)因就是下雨以(yi)后，天上懸浮著(zhu)很多極小的(de)(de)(de)水滴，太陽光沿著(zhu)一(yi)定角度射入，就在這(zhe)些小水滴中發生了(le)色散(san)，朝著(zhu)小水滴看過去，就會出(chu)現(xian)彩色的(de)(de)(de)虹(hong)(hong)。虹(hong)(hong)的(de)(de)(de)顏色是紅色在外(wai)，紫色在內，依次排列。

歷史研究

中國古代

中(zhong)國古代對光的(de)色散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)的(de)認識最(zui)早起(qi)源于對自然色散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)——虹的(de)認識。虹，是太陽光沿(yan)著一定角度射(she)入空氣中(zhong)的(de)水(shui)滴所(suo)引起(qi)的(de)比(bi)較復雜(za)的(de)由折(zhe)射(she)和(he)反射(she)造成的(de)一種色散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)。

中(zhong)(zhong)國(guo)早在(zai)(zai)殷(yin)代甲骨文(wen)里就(jiu)有(you)了(le)關(guan)于虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)記載(zai)(zai)。當時把(ba)“虹(hong)(hong)(hong)(hong)”字寫(xie)成(cheng)“絳”。戰國(guo)時期《楚辭》中(zhong)(zhong)有(you)把(ba)虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)顏(yan)(yan)色分為“五色”的(de)記載(zai)(zai)。東(dong)漢蔡邕(yong)（132~192年(nian)）在(zai)(zai)《月令章句》中(zhong)(zhong)對虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)形成(cheng)條件和所在(zai)(zai)方(fang)位作了(le)描述(shu)。唐初孔穎達（574~648年(nian)）在(zai)(zai)《禮記注疏》中(zhong)(zhong)粗略(lve)地揭示出虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)光(guang)(guang)學成(cheng)因(yin)：“若云薄漏日(ri)(ri)，日(ri)(ri)照(zhao)雨(yu)滴則生虹(hong)(hong)(hong)(hong)”說明(ming)虹(hong)(hong)(hong)(hong)是(shi)太陽光(guang)(guang)照(zhao)射雨(yu)滴所產生的(de)一(yi)種(zhong)(zhong)自然現(xian)象。公元八世紀中(zhong)(zhong)葉，張(zhang)志和（744~773年(nian)）在(zai)(zai)《玄真(zhen)子·濤之(zhi)靈》中(zhong)(zhong)第(di)(di)一(yi)次用實驗(yan)方(fang)法(fa)研究了(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)，而且是(shi)第(di)(di)一(yi)次有(you)意(yi)識地進(jin)行的(de)白(bai)光(guang)(guang)色散實驗(yan)：“背日(ri)(ri)噴呼(hu)水(shui)(shui)成(cheng)虹(hong)(hong)(hong)(hong)霓之(zhi)狀，而不(bu)可直也，齊乎(hu)影(ying)也”。唐代以后(hou)，不(bu)斷有(you)人重復類似的(de)實驗(yan)，如南宋朝蔡卞進(jin)行了(le)一(yi)個模擬“日(ri)(ri)照(zhao)雨(yu)滴”的(de)實驗(yan)，把(ba)虹(hong)(hong)(hong)(hong)和日(ri)(ri)月暈現(xian)象聯系起來(lai)，有(you)意(yi)說明(ming)虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)產生是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)色散過程(cheng)，并指出了(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)和陽光(guang)(guang)位置之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)系。南宋程(cheng)大昌（1123~1195年(nian)）在(zai)(zai)《演繁露》中(zhong)(zhong)記述(shu)了(le)露滴分光(guang)(guang)的(de)現(xian)象，并指出，日(ri)(ri)光(guang)(guang)通過一(yi)個液滴也能(neng)化(hua)為多種(zhong)(zhong)顏(yan)(yan)色，實際是(shi)色散，而這種(zhong)(zhong)顏(yan)(yan)色不(bu)是(shi)水(shui)(shui)珠本(ben)身所具(ju)有(you)，而是(shi)日(ri)(ri)光(guang)(guang)的(de)顏(yan)(yan)色所著(zhu)，這就(jiu)明(ming)確指出了(le)日(ri)(ri)光(guang)(guang)中(zhong)(zhong)包含(han)有(you)數種(zhong)(zhong)顏(yan)(yan)色，經過水(shui)(shui)珠的(de)作用而顯現(xian)出來(lai)，可以說，他已接觸(chu)到色散的(de)本(ben)質(zhi)了(le)。

在我(wo)國(guo)從晉代(dai)開(kai)始，許多典(dian)籍都(dou)記載(zai)了(le)晶(jing)(jing)體的(de)(de)色(se)(se)(se)散(san)現象(xiang)。如記載(zai)過孔雀毛及某種昆蟲表皮在陽光(guang)(guang)下不斷(duan)變(bian)色(se)(se)(se)的(de)(de)現象(xiang)，云母(mu)片(pian)向(xiang)日舉之(zhi)可觀(guan)察到各種顏色(se)(se)(se)的(de)(de)光(guang)(guang)。李時珍也(ye)(ye)曾指出較大的(de)(de)六棱形水晶(jing)(jing)和較小的(de)(de)水晶(jing)(jing)珠(zhu)，都(dou)能形成色(se)(se)(se)散(san)。到了(le)明末，方以(yi)(yi)(yi)智（1611~1671年）在所著(zhu)《物理(li)小識(shi)》中(zhong)綜合(he)前人研究的(de)(de)成果，對色(se)(se)(se)散(san)現象(xiang)作了(le)極精彩的(de)(de)概(gai)括，他把帶棱的(de)(de)自(zi)然晶(jing)(jing)體和人工燒制的(de)(de)三棱晶(jing)(jing)體將白光(guang)(guang)分成五色(se)(se)(se)，與向(xiang)日噴水而成的(de)(de)五色(se)(se)(se)人造虹(hong)、日光(guang)(guang)照射飛泉產生的(de)(de)五色(se)(se)(se)現象(xiang)，以(yi)(yi)(yi)及虹(hong)霓之(zhi)彩、日月(yue)之(zhi)暈、五色(se)(se)(se)之(zhi)云等自(zi)然現象(xiang)聯系起來(lai)，認(ren)為(wei)“皆(jie)同(tong)此理(li)”即都(dou)是白光(guang)(guang)的(de)(de)色(se)(se)(se)散(san)。所有這些都(dou)表明中(zhong)國(guo)明代(dai)以(yi)(yi)(yi)前對色(se)(se)(se)散(san)現象(xiang)的(de)(de)本質已有了(le)較全(quan)面的(de)(de)認(ren)識(shi)，但(dan)也(ye)(ye)反映中(zhong)國(guo)古代(dai)物理(li)學知(zhi)識(shi)大都(dou)是零散(san)、經(jing)驗性的(de)(de)知(zhi)識(shi)。

牛頓之前

在(zai)(zai)(zai)(zai)光(guang)學發展的(de)(de)(de)(de)早期，對(dui)顏(yan)(yan)色的(de)(de)(de)(de)解釋(shi)顯得(de)特別困難(nan)。在(zai)(zai)(zai)(zai)牛(niu)頓(dun)以(yi)前，歐洲人(ren)對(dui)顏(yan)(yan)色的(de)(de)(de)(de)認(ren)識流行著亞里士多(duo)德(de)(de)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)點。亞里士多(duo)德(de)(de)認(ren)為(wei)，顏(yan)(yan)色不(bu)(bu)是(shi)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)客觀(guan)的(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)(zhi)，而是(shi)人(ren)們主觀(guan)的(de)(de)(de)(de)感覺(jue)，一切顏(yan)(yan)色的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)都(dou)是(shi)光(guang)明(ming)與(yu)(yu)黑暗、白(bai)與(yu)(yu)黑按比例混合的(de)(de)(de)(de)結果。1663年波義耳也(ye)曾(ceng)研究了物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色問題，他認(ren)為(wei)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色并不(bu)(bu)是(shi)屬于物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)實(shi)(shi)質(zhi)(zhi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)(zhi)，而是(shi)由(you)于光(guang)線(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)被(bei)照射(she)(she)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)表面上發生變異所引起(qi)的(de)(de)(de)(de)。能完全(quan)反射(she)(she)光(guang)線(xian)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)呈(cheng)白(bai)色，完全(quan)吸收光(guang)線(xian)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)呈(cheng)黑色。另外還有不(bu)(bu)少科學家，如笛卡兒、胡克等也(ye)都(dou)討論過白(bai)光(guang)分(fen)散或聚(ju)集成(cheng)顏(yan)(yan)色的(de)(de)(de)(de)問題，但他們都(dou)主張(zhang)紅(hong)色是(shi)大(da)大(da)地濃(nong)縮了的(de)(de)(de)(de)光(guang)，紫光(guang)是(shi)大(da)大(da)地稀釋(shi)了的(de)(de)(de)(de)光(guang)這樣一個復(fu)雜(za)紊(wen)亂的(de)(de)(de)(de)理論。所以(yi)在(zai)(zai)(zai)(zai)牛(niu)頓(dun)以(yi)前，由(you)棱鏡(jing)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)折射(she)(she)被(bei)假定是(shi)實(shi)(shi)際上產(chan)生了色，而不(bu)(bu)是(shi)僅僅把已(yi)經存在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)色分(fen)離開(kai)來。

探索研究

（1）設(she)計并進行三(san)棱鏡實(shi)驗

當(dang)白(bai)光通過(guo)無色(se)玻璃和各(ge)種(zhong)寶石的(de)(de)碎片時(shi)，就(jiu)會形成鮮艷的(de)(de)各(ge)種(zhong)顏(yan)色(se)的(de)(de)光，這一事實早在牛頓的(de)(de)幾個(ge)世(shi)紀之前就(jiu)已有了解，可(ke)是直到十七世(shi)紀中葉以后，才有牛頓通過(guo)實驗研(yan)究了這個(ge)問題(ti)。該實驗被評為“物理(li)最(zui)美實驗”之一。

牛頓(dun)(dun)首先做(zuo)(zuo)了(le)一個(ge)有名(ming)的(de)(de)三棱(leng)(leng)鏡(jing)(jing)實(shi)驗(yan)，他在著作中記(ji)載(zai)道：“1666年(nian)初，我(wo)做(zuo)(zuo)了(le)一個(ge)三角形的(de)(de)玻(bo)璃(li)棱(leng)(leng)柱(zhu)鏡(jing)(jing)，利用它來研究光的(de)(de)顏(yan)色(se)。為(wei)此，我(wo)把房(fang)間里弄(nong)成漆墨的(de)(de)，在窗戶上做(zuo)(zuo)一個(ge)小孔，讓適(shi)量的(de)(de)日(ri)光射(she)進來。我(wo)又(you)把棱(leng)(leng)鏡(jing)(jing)放在光的(de)(de)入口(kou)處(chu)，使折射(she)的(de)(de)光能夠射(she)到對面的(de)(de)墻上去，當我(wo)第一次看到由此而產生的(de)(de)鮮明強烈的(de)(de)光色(se)時，使我(wo)感到極大的(de)(de)愉快。”通過這(zhe)個(ge)實(shi)驗(yan)，在墻上得到了(le)一個(ge)彩色(se)光斑(ban)，顏(yan)色(se)的(de)(de)排(pai)列(lie)是紅、橙、黃(huang)、綠(lv)、藍、靛、紫(zi)。牛頓(dun)(dun)把這(zhe)個(ge)顏(yan)色(se)光斑(ban)叫做(zuo)(zuo)光譜。

（2）進一步(bu)設計(ji)實驗，獲得純光譜

牛(niu)頓(dun)在上述(shu)實(shi)驗中(zhong)所得到的光譜(pu)是不(bu)純的，他認(ren)為光譜(pu)之所以不(bu)純是因為光譜(pu)是由一系列(lie)相互(hu)重(zhong)疊的圓(yuan)形色斑(ban)的像所組(zu)成(cheng)。牛(niu)頓(dun)為了(le)獲(huo)得很(hen)純的光譜(pu)，便設計(ji)了(le)一套(tao)光學儀器進行實(shi)驗。

用白光(guang)(guang)通(tong)(tong)過一(yi)透(tou)鏡后(hou)照亮(liang)狹(xia)縫(feng)S，狹(xia)縫(feng)后(hou)放一(yi)會聚(ju)透(tou)鏡（凸透(tou)鏡）以便形(xing)成狹(xia)縫(feng)S的(de)像(xiang)S‘。然后(hou)在(zai)透(tou)鏡的(de)光(guang)(guang)路上放一(yi)個(ge)棱鏡。結(jie)果光(guang)(guang)通(tong)(tong)過棱鏡因偏(pian)轉(zhuan)角度不同而被分開，以至在(zai)白色(se)光(guang)(guang)屏(ping)上形(xing)成一(yi)個(ge)由紅到紫的(de)光(guang)(guang)譜帶(dai)(dai)。這個(ge)光(guang)(guang)譜帶(dai)(dai)是由一(yi)系列彼(bi)此鄰接的(de)狹(xia)縫(feng)的(de)彩色(se)像(xiang)組(zu)成的(de)。若(ruo)狹(xia)縫(feng)做得很(hen)窄(zhai)，重疊(die)現象就可(ke)以減小到最低限度，因而光(guang)(guang)譜也變得很(hen)純(chun)。

（3）牛(niu)頓提出解釋光譜的理(li)論

牛(niu)頓為了解(jie)釋三棱(leng)鏡實驗(yan)中白(bai)光(guang)(guang)的分(fen)解(jie)現(xian)象，認為白(bai)光(guang)(guang)是由各(ge)種(zhong)(zhong)不(bu)同顏(yan)色(se)光(guang)(guang)組(zu)成(cheng)的，玻璃對各(ge)種(zhong)(zhong)色(se)光(guang)(guang)的折(zhe)射(she)率不(bu)同，當白(bai)光(guang)(guang)通過棱(leng)鏡時，各(ge)色(se)光(guang)(guang)以不(bu)同角度折(zhe)射(she)，結果就被分(fen)開成(cheng)顏(yan)色(se)光(guang)(guang)譜(pu)。白(bai)光(guang)(guang)通過棱(leng)鏡時，向棱(leng)鏡的底邊(bian)偏折(zhe)，紫光(guang)(guang)偏折(zhe)最(zui)大，紅光(guang)(guang)偏折(zhe)最(zui)小。棱(leng)鏡使(shi)白(bai)光(guang)(guang)分(fen)開成(cheng)各(ge)種(zhong)(zhong)色(se)光(guang)(guang)的現(xian)象叫(jiao)做色(se)散(san)。嚴(yan)格地說，光(guang)(guang)譜(pu)中有很多各(ge)種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)的細線，它們都極平滑(hua)地融在相鄰的細線里，以至(zhi)使(shi)人(ren)覺(jue)察(cha)不(bu)到它的界(jie)限。

（4）設計實驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證上述理論的正確性

為了進一步研究光的顏色，驗證上述(shu)理論的正確性，牛頓(dun)又做了另(ling)一個實驗。

牛(niu)頓在(zai)(zai)觀(guan)察光(guang)譜(pu)的(de)(de)(de)屏幕(mu)DE上(shang)打(da)一(yi)小(xiao)孔(kong)，再(zai)在(zai)(zai)其后(hou)放(fang)一(yi)有小(xiao)孔(kong)的(de)(de)(de)屏幕(mu)de，讓通(tong)過此小(xiao)孔(kong)的(de)(de)(de)光(guang)是具有某種顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)單(dan)色(se)(se)(se)(se)光(guang)。牛(niu)頓在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)光(guang)束(shu)的(de)(de)(de)路徑上(shang)再(zai)放(fang)上(shang)第二個(ge)(ge)棱(leng)鏡(jing)abc，它(ta)的(de)(de)(de)后(hou)面再(zai)放(fang)一(yi)個(ge)(ge)新的(de)(de)(de)觀(guan)察屏V。實驗(yan)(yan)表(biao)明，第二個(ge)(ge)棱(leng)鏡(jing)abc只是把這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)單(dan)色(se)(se)(se)(se)光(guang)束(shu)整個(ge)(ge)地(di)偏轉一(yi)個(ge)(ge)角度(du)，而(er)并不(bu)改變光(guang)的(de)(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)。實驗(yan)(yan)中，牛(niu)頓轉動第一(yi)個(ge)(ge)棱(leng)鏡(jing)ABC，使光(guang)譜(pu)中不(bu)同顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)過DE和de屏上(shang)的(de)(de)(de)小(xiao)孔(kong)，在(zai)(zai)所有這(zhe)(zhe)些情況下，這(zhe)(zhe)些不(bu)同顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)單(dan)色(se)(se)(se)(se)光(guang)都(dou)不(bu)能被第二個(ge)(ge)棱(leng)鏡(jing)再(zai)次分(fen)解(jie)，它(ta)們各自通(tong)過第二個(ge)(ge)檢鏡(jing)后(hou)都(dou)只偏轉一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)角度(du)，而(er)且發(fa)現(xian)，對于不(bu)同顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)偏轉的(de)(de)(de)角度(du)不(bu)同。

通過這(zhe)些(xie)實驗，牛頓得(de)出結論(lun)：白光(guang)能(neng)(neng)分解成(cheng)不同顏色的光(guang)，這(zhe)些(xie)光(guang)已是(shi)單色的了，棱鏡不能(neng)(neng)再分解它們。

（5）單色光(guang)復合(he)為白光(guang)的(de)實(shi)驗

白(bai)光(guang)既然能分解為單色(se)光(guang)，那么(me)單色(se)光(guang)是否也可(ke)(ke)復合為白(bai)光(guang)呢”為此牛頓進行實驗。把光(guang)譜成在(zai)一排小(xiao)的矩形平(ping)面(mian)鏡上(shang)，就(jiu)可(ke)(ke)使(shi)光(guang)譜的色(se)光(guang)重新復合為白(bai)光(guang)。調節(jie)各平(ping)面(mian)鏡與入射(she)光(guang)的夾角，使(shi)各反射(she)光(guang)都落在(zai)光(guang)屏的同一位置上(shang)，這樣就(jiu)得(de)到(dao)一個白(bai)色(se)光(guang)班(ban)。

牛頓指出(chu)，還(huan)可(ke)以用另一種(zhong)方(fang)法把(ba)色(se)(se)(se)光重新復合為白(bai)光。把(ba)光譜畫在(zai)(zai)圓(yuan)盤上成(cheng)扇形(xing)，然后高(gao)速(su)旋轉(zhuan)這個(ge)(ge)圓(yuan)盤，圓(yuan)盤就(jiu)呈現(xian)白(bai)色(se)(se)(se)。這種(zhong)實驗效果一般稱為“視(shi)覺暫(zan)留(liu)效應(ying)”。眼睛(jing)視(shi)網膜上所成(cheng)的(de)像(xiang)(xiang)消(xiao)失后，大腦還(huan)可(ke)以把(ba)印象保留(liu)零(ling)點幾秒種(zhong)。從而，大腦可(ke)將迅速(su)變化(hua)的(de)色(se)(se)(se)像(xiang)(xiang)復合在(zai)(zai)一起，就(jiu)形(xing)成(cheng)一個(ge)(ge)靜止的(de)白(bai)色(se)(se)(se)像(xiang)(xiang)。在(zai)(zai)電(dian)視(shi)屏(ping)幕上或電(dian)影屏(ping)幕上，我(wo)們能夠看到(dao)連續的(de)圖像(xiang)(xiang)，其原因也(ye)正在(zai)(zai)于(yu)利用了(le)人(ren)的(de)“視(shi)覺暫(zan)留(liu)效應(ying)”。

（6）牛頓對光的色散研究成果(guo)

牛頓通過一系列的色散實驗和理論研(yan)究(jiu)，把結(jie)果歸納為幾條，其要(yao)點如下：

①光線隨著它的(de)折射率(lv)不同而顏色(se)各異。顏色(se)不是光的(de)變樣，而是光線本(ben)來就固有的(de)性質。

②同一(yi)顏(yan)色屬于(yu)同一(yi)折(zhe)射(she)率，反之(zhi)亦然。

③顏色的種類和折射(she)的程度為光線(xian)所(suo)固有，不(bu)因折射(she)、反(fan)射(she)和其它任何原因而(er)變化。

④必須區別本來單純的(de)顏(yan)色(se)和由(you)它們(men)復合而成的(de)顏(yan)色(se)。

⑤不存在自身為白(bai)色(se)的(de)光線。白(bai)色(se)是由一切(qie)顏色(se)的(de)光線適當混合而產生(sheng)的(de)。事實(shi)上，可以進行把(ba)光譜的(de)顏色(se)重新(xin)合成而得(de)到白(bai)光的(de)實(shi)驗。

⑥根(gen)據以上各(ge)條，可以解釋三棱鏡(jing)使光(guang)產生(sheng)顏色原(yuan)因與虹的原(yuan)理等。

⑦自然物的(de)顏(yan)色是(shi)由于(yu)該物質對某種(zhong)光線(xian)反(fan)射得多，而(er)對其(qi)他光線(xian)反(fan)射得少(shao)的(de)原因。

⑧由(you)此(ci)可知(zhi)，顏(yan)色是(shi)光（各種(zhong)射線(xian)）的(de)質(zhi)(zhi)，因而光線(xian)本身不可能是(shi)質(zhi)(zhi)。因為顏(yan)色這樣的(de)質(zhi)(zhi)起源于光之(zhi)中，

（7）牛(niu)頓對于光的色(se)散現象的研(yan)究方法的特點

從以(yi)上可看(kan)出牛頓在對光的色(se)(se)散(san)研究(jiu)中(zhong)，采用了實驗歸納——假說理論——實驗檢驗的典型的物理規律的研究(jiu)方(fang)法，并滲透著分析的方(fang)法（把白光分解為(wei)單(dan)色(se)(se)光研究(jiu)）和綜合(he)的方(fang)法（把單(dan)色(se)(se)光復合(he)為(wei)白光）等物理學研究(jiu)的方(fang)法。

光的(de)(de)色(se)散(san)說(shuo)明了光具有波動性。因為(wei)色(se)散(san)是光的(de)(de)成(cheng)分（不(bu)同色(se)光）折(zhe)射率(lv)(lv)不(bu)同引起的(de)(de)，而折(zhe)射率(lv)(lv)由波的(de)(de)頻率(lv)(lv)決定。

光(guang)具(ju)有(you)粒子性最典型的例子就是光(guang)電效應。

現象舉例

虹

夏天雨(yu)后(hou)，在(zai)和(he)太陽相對著(zhu)的(de)(de)方向，常(chang)常(chang)會(hui)出(chu)現彩(cai)(cai)色的(de)(de)圓(yuan)弧，這(zhe)就是虹(hong)(hong)。我們又統稱彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)。形成(cheng)虹(hong)(hong)的(de)(de)原(yuan)因就是下雨(yu)以后(hou)，天上懸(xuan)浮著(zhu)很多極小的(de)(de)水(shui)滴(di)，太陽光(guang)沿著(zhu)一(yi)定角度射入，這(zhe)些小水(shui)滴(di)就發(fa)生了(le)色散(san)，朝(chao)著(zhu)小水(shui)滴(di)看過去，就會(hui)出(chu)現彩(cai)(cai)色的(de)(de)虹(hong)(hong)。色彩(cai)(cai)一(yi)般為七彩(cai)(cai)色，從外(wai)至(zhi)內分別為：赤、橙(cheng)(cheng)、黃(huang)、綠、藍、靛、紫(zi)。在(zai)中國，也常(chang)有“紅橙(cheng)(cheng)黃(huang)綠青藍紫(zi)”的(de)(de)說(shuo)法。（其(qi)實這(zhe)是一(yi)種光(guang)的(de)(de)色散(san)現象。）毛(mao)澤東曾于1933年夏所作一(yi)詞(ci)描繪了(le)彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)的(de)(de)色彩(cai)(cai)：“赤橙(cheng)(cheng)黃(huang)綠青藍紫(zi)，誰持彩(cai)(cai)練當空(kong)舞。雨(yu)后(hou)復(fu)斜陽，關山陣陣蒼(cang)……”

霓

有時在虹(hong)的(de)外側還能看到第(di)二道虹(hong)，光彩比第(di)一道虹(hong)稍(shao)淡(dan)，色序是外紫內紅。稱為副(fu)虹(hong)或霓。

霓和(he)虹的不同點僅(jin)僅(jin)在(zai)(zai)于光(guang)線在(zai)(zai)雨點內產生(sheng)二次內反射，因此光(guang)線通過雨滴(di)后射到我們眼簾時(shi)，光(guang)弧色帶(dai)就與虹正好(hao)相反。