芒果视频下载

介質

光(guang)的(de)(de)(de)色(se)散(san)需(xu)要有(you)能(neng)折(zhe)射光(guang)的(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)，介(jie)質(zhi)折(zhe)射率隨光(guang)波(bo)頻率或(huo)真(zhen)空中的(de)(de)(de)頻率而變。當復色(se)光(guang)在介(jie)質(zhi)界面上折(zhe)射時，介(jie)質(zhi)對(dui)不(bu)同頻率的(de)(de)(de)光(guang)有(you)不(bu)同的(de)(de)(de)折(zhe)射率，各色(se)光(guang)因所形成的(de)(de)(de)折(zhe)射角不(bu)同而彼此分離(li)。1672年，牛頓利用(yong)三棱鏡將(jiang)太陽光(guang)分解成彩色(se)光(guang)帶(dai)，這(zhe)是人們(men)首次作(zuo)的(de)(de)(de)色(se)散(san)實(shi)驗。通常介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)折(zhe)射率n或(huo)色(se)散(san)率與頻率的(de)(de)(de)關(guan)系來描述色(se)散(san)規律(lv)。任何介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)色(se)散(san)均可分正常色(se)散(san)和反常色(se)散(san)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)頻率(lv)(lv)(lv)決定的(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)可見光(guang)(guang)(guang)(guang)區域，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)頻率(lv)(lv)(lv)最小，紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)最大(da)，各種(zhong)頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)在(zai)(zai)真空中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)都(dou)相(xiang)同(tong)，約(yue)等于3.0×108m/s。但是不同(tong)頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單(dan)色光(guang)(guang)(guang)(guang)，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)傳(chuan)播時由于與介(jie)質相(xiang)互作用，傳(chuan)播速度(du)(du)都(dou)比在(zai)(zai)真空中(zhong)的(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)小，并且速度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)大(da)小互不相(xiang)同(tong)。介(jie)質對(dui)紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折射(she)率(lv)(lv)(lv)小，對(dui)紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折射(she)率(lv)(lv)(lv)大(da)。當不同(tong)色光(guang)(guang)(guang)(guang)以相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)入射(she)角射(she)到(dao)三棱鏡上(shang)，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)偏折最少，它在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)處在(zai)(zai)靠(kao)近(jin)頂(ding)角的(de)(de)(de)(de)一端(duan)。紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)(de)(de)折射(she)率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)也就排列在(zai)(zai)最靠(kao)近(jin)棱鏡底邊的(de)(de)(de)(de)一端(duan)。

基本原理

在光學中(zhong)，將復(fu)色光分解成單色光的過程，叫光的色散。

由(you)兩(liang)種或兩(liang)種以(yi)(yi)上的(de)單色(se)光組成的(de)光（由(you)兩(liang)種或兩(liang)種以(yi)(yi)上的(de)頻率(lv)(lv)組成的(de)光），稱(cheng)為(wei)復色(se)光。不能再(zai)分解的(de)光（只有一種頻率(lv)(lv)），稱(cheng)為(wei)單色(se)光。

注(zhu)：眼(yan)睛的(de)色(se)覺細胞(bao)接收到(dao)不同頻率(lv)的(de)可見(jian)光時，感覺到(dao)的(de)顏色(se)不同，顏色(se)是不同頻率(lv)的(de)光對色(se)覺細胞(bao)的(de)刺激而產生的(de)。）

一般讓白(bai)光(guang)(guang)(guang)（復色光(guang)(guang)(guang)）通過三棱(leng)鏡(jing)就(jiu)能產生光(guang)(guang)(guang)的(de)色散(san)。對(dui)同一種介質，光(guang)(guang)(guang)的(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)越高，介質對(dui)這種光(guang)(guang)(guang)的(de)折射率(lv)(lv)(lv)就(jiu)越大。在(zai)可見光(guang)(guang)(guang)中，紫光(guang)(guang)(guang)的(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)最(zui)(zui)高，紅光(guang)(guang)(guang)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)最(zui)(zui)小。當白(bai)光(guang)(guang)(guang)通過三棱(leng)鏡(jing)時，棱(leng)鏡(jing)對(dui)紫光(guang)(guang)(guang)的(de)折射率(lv)(lv)(lv)最(zui)(zui)大，光(guang)(guang)(guang)通過棱(leng)鏡(jing)后，紫光(guang)(guang)(guang)的(de)偏(pian)折程度最(zui)(zui)大，紅光(guang)(guang)(guang)偏(pian)折程度最(zui)(zui)小。這樣(yang)，三棱(leng)鏡(jing)將(jiang)不(bu)同頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)光(guang)(guang)(guang)分開，就(jiu)產生了(le)光(guang)(guang)(guang)的(de)色散(san)。

復色光分解為單色光而形成光譜的現(xian)象叫做光的色散。（白光散開后單色光從上(shang)到下依(yi)次為“紅、橙、黃(huang)、綠、藍、靛、紫七種顏(yan)色。）

色(se)(se)(se)散可(ke)(ke)以(yi)利(li)用三棱(leng)鏡或(huo)光柵(zha)等作(zuo)為“色(se)(se)(se)散系統”的(de)(de)(de)儀器來實現(xian)。將顏色(se)(se)(se)按一(yi)定順序排列(lie)形成光譜(pu)(pu)。光譜(pu)(pu)（spectrum）是(shi)復色(se)(se)(se)光經過色(se)(se)(se)散系統（如(ru)棱(leng)鏡、光柵(zha)）分(fen)光后(hou)，被色(se)(se)(se)散開的(de)(de)(de)單色(se)(se)(se)光按頻(pin)率（或(huo)波(bo)長）大小而依次排列(lie)的(de)(de)(de)圖案，全稱為光學頻(pin)譜(pu)(pu)。光譜(pu)(pu)中最大的(de)(de)(de)一(yi)部(bu)(bu)分(fen)可(ke)(ke)見光譜(pu)(pu)是(shi)電磁(ci)波(bo)譜(pu)(pu)中人眼(yan)可(ke)(ke)見的(de)(de)(de)一(yi)部(bu)(bu)分(fen)，在這個頻(pin)率范圍內的(de)(de)(de)電磁(ci)輻(fu)射被稱作(zuo)可(ke)(ke)見光。光譜(pu)(pu)并沒有包含(han)人類(lei)大腦視覺所能區別的(de)(de)(de)所有顏色(se)(se)(se)，譬如(ru)褐色(se)(se)(se)和粉(fen)紅色(se)(se)(se)。

法國數學家(jia)柯西發現折射率和光頻的(de)關(guan)系，可以(yi)用一(yi)個級數表示：

n(f)=a+bf2+cf4。

其(qi)中(zhong)a，b，c是三(san)個柯西色散(san)系(xi)數(shu)，因不(bu)同的(de)(de)物質(zhi)而(er)不(bu)同。只須測(ce)定(ding)三(san)個不(bu)同的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)下(xia)的(de)(de)折(zhe)射(she)率(lv)n(f)，代(dai)入柯西色散(san)公式(shi)中(zhong)可得到三(san)個聯(lian)立方(fang)程(cheng)式(shi)，解(jie)這組聯(lian)立方(fang)程(cheng)式(shi)就可以(yi)得到這物質(zhi)的(de)(de)三(san)個柯西色散(san)系(xi)數(shu)。有了三(san)個柯西色散(san)系(xi)數(shu)，就可以(yi)計算(suan)出其(qi)他頻(pin)(pin)率(lv)下(xia)的(de)(de)折(zhe)射(she)率(lv)不(bu)需要再測(ce)量。

除(chu)了柯西色(se)(se)散公(gong)式(shi)之外(wai)，還有其他(ta)的色(se)(se)散公(gong)式(shi)。如Hartmann色(se)(se)散公(gong)式(shi)、Conrady色(se)(se)散公(gong)式(shi)、Hetzberger色(se)(se)散公(gong)式(shi)等(deng)。

復(fu)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)分(fen)解(jie)為(wei)單色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)現象(xiang)叫(jiao)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)。牛頓在(zai)1666年最先利用三(san)棱(leng)鏡觀察到光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san),把白(bai)光(guang)(guang)(guang)分(fen)解(jie)為(wei)彩色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)帶（光(guang)(guang)(guang)譜）。色(se)(se)散(san)(san)現象(xiang)說明光(guang)(guang)(guang)在(zai)介質中(zhong)的(de)(de)速度v（或(huo)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)折射率n=c/v）隨(sui)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)頻率f而變。光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)可以用三(san)棱(leng)鏡、衍射光(guang)(guang)(guang)柵、干(gan)涉(she)儀等來實現。

白光是由紅、橙、黃(huang)、綠、藍、靛、紫等(deng)各種色(se)光組成的(de)，由單(dan)色(se)光混(hun)合而(er)成的(de)光叫做復色(se)光。不能再分解的(de)色(se)光叫做單(dan)色(se)光。

色(se)(se)散可(ke)以利(li)用棱(leng)鏡或光(guang)柵等(deng)作為“色(se)(se)散系統”的儀器來實現。

光的三基色：紅，綠，藍(lan)

另外，我們看的電視的熒光粉也(ye)是這種組(zu)合，你(ni)到(dao)彩電跟前看看CRT就是這樣，不(bu)過別(bie)看你(ni)面前電腦的監視器，他的像素點太小了，肉(rou)眼分辨不(bu)出來的。RGB這三種顏色(se)的組(zu)合，幾乎形成(cheng)所有的顏色(se)。

紅(hong)，綠(lv)，藍(lan)(lan)被稱為(wei)光(guang)(guang)的“三(san)原色”，是因為(wei)自然界(jie)紅(hong)、綠(lv)、藍(lan)(lan)三(san)種顏色是無法用其(qi)它顏色混合而(er)(er)(er)成的，而(er)(er)(er)其(qi)他顏色可以通過(guo)紅(hong)、綠(lv)、藍(lan)(lan)光(guang)(guang)的適當(dang)混合而(er)(er)(er)得到的，因此紅(hong)、綠(lv)、藍(lan)(lan)三(san)種顏色被稱為(wei)光(guang)(guang)的“三(san)原色”。

當復(fu)色(se)(se)光在介(jie)(jie)質(zhi)界面上折(zhe)射時，介(jie)(jie)質(zhi)對(dui)不同(tong)頻率的(de)(de)光有不同(tong)的(de)(de)折(zhe)射率，各色(se)(se)光會(hui)因折(zhe)射角(jiao)不同(tong)而彼此(ci)分(fen)離。1672年(nian)，牛頓利用三棱鏡將(jiang)色(se)(se)散(san)(san)太陽(yang)光分(fen)解成彩色(se)(se)光帶，這(zhe)是人們(men)首次作的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)實(shi)驗(yan)。通常用介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)折(zhe)射率n或色(se)(se)散(san)(san)率與(yu)頻率的(de)(de)關系來描述色(se)(se)散(san)(san)規(gui)律。任(ren)何(he)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)均(jun)可分(fen)正常色(se)(se)散(san)(san)和(he)反常色(se)(se)散(san)(san)兩(liang)種。

復色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)分解(jie)(jie)為單(dan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)而形成光(guang)(guang)(guang)(guang)譜的(de)(de)(de)現(xian)象。讓一(yi)(yi)束白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)射(she)(she)到(dao)玻璃(li)棱鏡上(shang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)線經過(guo)棱鏡折射(she)(she)以后(hou)就在(zai)另一(yi)(yi)側面的(de)(de)(de)白(bai)紙(zhi)屏上(shang)形成一(yi)(yi)條彩(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)帶，其顏色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)排列是(shi)(shi)靠(kao)近棱鏡頂角端(duan)是(shi)(shi)紅色(se)(se)(se)(se)(se)(se)，靠(kao)近底邊的(de)(de)(de)一(yi)(yi)端(duan)是(shi)(shi)紫(zi)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)，中(zhong)間依次是(shi)(shi)橙黃綠(lv)藍(lan)靛，這樣(yang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)帶叫光(guang)(guang)(guang)(guang)譜。光(guang)(guang)(guang)(guang)譜中(zhong)每一(yi)(yi)種色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)不(bu)能(neng)再分解(jie)(jie)出其他色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)，稱它為單(dan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)。由單(dan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)混合而成的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)叫復色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)。自然界中(zhong)的(de)(de)(de)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)、白(bai)熾電燈和(he)日光(guang)(guang)(guang)(guang)燈發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)都是(shi)(shi)復色(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)。在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)照到(dao)物體(ti)上(shang)時，一(yi)(yi)部(bu)分光(guang)(guang)(guang)(guang)被物體(ti)反(fan)射(she)(she)，一(yi)(yi)部(bu)分光(guang)(guang)(guang)(guang)被物體(ti)吸(xi)收(shou)。如果物體(ti)是(shi)(shi)透(tou)明的(de)(de)(de)，還有一(yi)(yi)部(bu)分透(tou)過(guo)物體(ti)。不(bu)同物體(ti)，對不(bu)同顏色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)反(fan)射(she)(she)、吸(xi)收(shou)和(he)透(tou)過(guo)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)不(bu)同，因此呈現(xian)不(bu)同的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)。

光(guang)(guang)(guang)波(bo)都(dou)有一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)，光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)是(shi)(shi)由(you)光(guang)(guang)(guang)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)決定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)可見光(guang)(guang)(guang)區域，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)頻率(lv)(lv)(lv)最小，紫(zi)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)最大(da)，各種頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)在(zai)(zai)真空(kong)中傳播的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)都(dou)相(xiang)同(tong)，等于3.0×108m/s。但是(shi)(shi)不(bu)同(tong)頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)(guang)，在(zai)(zai)介(jie)(jie)質中傳播時由(you)于與介(jie)(jie)質相(xiang)互(hu)(hu)作用，傳播速(su)(su)度(du)(du)都(dou)比在(zai)(zai)真空(kong)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)小，并(bing)且速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小互(hu)(hu)不(bu)相(xiang)同(tong)。介(jie)(jie)質對(dui)紅(hong)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)折射率(lv)(lv)(lv)小，對(dui)紫(zi)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)折率(lv)(lv)(lv)大(da)。當不(bu)同(tong)色(se)光(guang)(guang)(guang)以相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入射角(jiao)射到三(san)棱鏡上(shang)，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏折最少，它(ta)在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)譜中處在(zai)(zai)靠近頂角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一端。紫(zi)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)介(jie)(jie)質中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)折射率(lv)(lv)(lv)大(da)，在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)譜中也就排(pai)列在(zai)(zai)最靠近棱鏡底邊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一端。

夏天雨后，在朝著太(tai)(tai)陽那一(yi)邊的(de)(de)天空上(shang)，常常會出現(xian)彩(cai)(cai)色(se)的(de)(de)圓(yuan)弧，這就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)虹。形成(cheng)虹的(de)(de)原因就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)下雨以(yi)后，天上(shang)懸(xuan)浮(fu)著很多極(ji)小的(de)(de)水(shui)滴，太(tai)(tai)陽光沿著一(yi)定角度射(she)入，就(jiu)(jiu)在這些小水(shui)滴中(zhong)發生了色(se)散，朝著小水(shui)滴看過去，就(jiu)(jiu)會出現(xian)彩(cai)(cai)色(se)的(de)(de)虹。虹的(de)(de)顏(yan)色(se)是(shi)(shi)紅(hong)色(se)在外(wai)，紫色(se)在內，依次排列。

歷史研究

中國古代

中(zhong)國古代對(dui)光的(de)色散現象的(de)認(ren)識最早起源于(yu)對(dui)自然(ran)色散現象——虹的(de)認(ren)識。虹，是(shi)太陽光沿著一(yi)定角度射入空氣中(zhong)的(de)水滴所引(yin)起的(de)比較復雜的(de)由折射和反(fan)射造成的(de)一(yi)種色散現象。

中(zhong)國(guo)早在(zai)(zai)殷代(dai)甲骨文里就(jiu)有(you)(you)了(le)(le)關于(yu)虹(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)(de)(de)記載(zai)。當時(shi)把(ba)“虹(hong)(hong)(hong)”字寫成“絳”。戰國(guo)時(shi)期《楚辭》中(zhong)有(you)(you)把(ba)虹(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)分為(wei)“五色(se)(se)(se)”的(de)(de)(de)(de)(de)記載(zai)。東(dong)漢蔡(cai)(cai)邕（132~192年）在(zai)(zai)《月(yue)令章句》中(zhong)對虹(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)(de)(de)形成條件和(he)所(suo)在(zai)(zai)方位作(zuo)(zuo)了(le)(le)描(miao)述。唐初孔穎達（574~648年）在(zai)(zai)《禮記注(zhu)疏》中(zhong)粗略(lve)地(di)揭示出虹(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)成因：“若(ruo)云薄漏日(ri)，日(ri)照雨滴則生虹(hong)(hong)(hong)”說明虹(hong)(hong)(hong)是(shi)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)照射雨滴所(suo)產生的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)自然現象(xiang)(xiang)。公元八(ba)世紀(ji)中(zhong)葉，張(zhang)志和(he)（744~773年）在(zai)(zai)《玄真子(zi)·濤之(zhi)(zhi)靈(ling)》中(zhong)第(di)一(yi)(yi)(yi)次用實(shi)驗(yan)方法研究了(le)(le)虹(hong)(hong)(hong)，而且(qie)是(shi)第(di)一(yi)(yi)(yi)次有(you)(you)意(yi)識地(di)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)白光(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)(se)(se)散實(shi)驗(yan)：“背(bei)日(ri)噴呼水(shui)(shui)成虹(hong)(hong)(hong)霓之(zhi)(zhi)狀，而不(bu)可(ke)直也(ye)，齊(qi)乎(hu)影也(ye)”。唐代(dai)以后，不(bu)斷有(you)(you)人重復類似的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)，如南宋(song)朝(chao)蔡(cai)(cai)卞(bian)進行(xing)了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)個模擬“日(ri)照雨滴”的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)，把(ba)虹(hong)(hong)(hong)和(he)日(ri)月(yue)暈現象(xiang)(xiang)聯系(xi)起來，有(you)(you)意(yi)說明虹(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)(de)(de)產生是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)色(se)(se)(se)散過(guo)(guo)程，并指出了(le)(le)虹(hong)(hong)(hong)和(he)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)位置之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)。南宋(song)程大昌（1123~1195年）在(zai)(zai)《演繁露》中(zhong)記述了(le)(le)露滴分光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)現象(xiang)(xiang)，并指出，日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)(guo)一(yi)(yi)(yi)個液滴也(ye)能化為(wei)多種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)，實(shi)際是(shi)色(se)(se)(se)散，而這種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)不(bu)是(shi)水(shui)(shui)珠本(ben)身所(suo)具(ju)有(you)(you)，而是(shi)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)所(suo)著，這就(jiu)明確指出了(le)(le)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)中(zhong)包含有(you)(you)數(shu)種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)，經過(guo)(guo)水(shui)(shui)珠的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用而顯(xian)現出來，可(ke)以說，他已接(jie)觸(chu)到色(se)(se)(se)散的(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質(zhi)了(le)(le)。

在我國(guo)從晉代(dai)開(kai)始，許多(duo)典籍都(dou)(dou)記載(zai)了(le)晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)散(san)(san)現(xian)象(xiang)(xiang)。如(ru)記載(zai)過孔雀毛及某種昆蟲表皮在陽光(guang)(guang)下不斷變色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)(xiang)，云(yun)母片向(xiang)日(ri)舉(ju)之可觀察到各種顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)。李時(shi)珍也曾指(zhi)出(chu)較(jiao)大的(de)(de)(de)六(liu)棱(leng)形(xing)水(shui)晶(jing)和較(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)水(shui)晶(jing)珠，都(dou)(dou)能形(xing)成(cheng)色(se)(se)(se)(se)散(san)(san)。到了(le)明末，方以(yi)(yi)智(zhi)（1611~1671年）在所(suo)著《物(wu)理小(xiao)識(shi)(shi)》中綜合(he)前人研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)成(cheng)果(guo)，對(dui)色(se)(se)(se)(se)散(san)(san)現(xian)象(xiang)(xiang)作了(le)極(ji)精(jing)彩的(de)(de)(de)概括，他(ta)把帶(dai)棱(leng)的(de)(de)(de)自然晶(jing)體(ti)(ti)和人工燒制的(de)(de)(de)三棱(leng)晶(jing)體(ti)(ti)將(jiang)白光(guang)(guang)分成(cheng)五(wu)色(se)(se)(se)(se)，與向(xiang)日(ri)噴水(shui)而成(cheng)的(de)(de)(de)五(wu)色(se)(se)(se)(se)人造虹、日(ri)光(guang)(guang)照射飛(fei)泉(quan)產生的(de)(de)(de)五(wu)色(se)(se)(se)(se)現(xian)象(xiang)(xiang)，以(yi)(yi)及虹霓之彩、日(ri)月之暈、五(wu)色(se)(se)(se)(se)之云(yun)等自然現(xian)象(xiang)(xiang)聯系(xi)起(qi)來，認(ren)為“皆同(tong)此理”即都(dou)(dou)是白光(guang)(guang)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)散(san)(san)。所(suo)有(you)這些都(dou)(dou)表明中國(guo)明代(dai)以(yi)(yi)前對(dui)色(se)(se)(se)(se)散(san)(san)現(xian)象(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)本質已有(you)了(le)較(jiao)全面的(de)(de)(de)認(ren)識(shi)(shi)，但也反映中國(guo)古代(dai)物(wu)理學知識(shi)(shi)大都(dou)(dou)是零散(san)(san)、經驗(yan)性的(de)(de)(de)知識(shi)(shi)。

牛頓之前

在(zai)光(guang)(guang)學發展的(de)早期(qi)，對(dui)顏(yan)(yan)色(se)的(de)解釋(shi)顯得(de)特別(bie)困難。在(zai)牛(niu)頓以前，歐洲(zhou)人(ren)對(dui)顏(yan)(yan)色(se)的(de)認識(shi)流行(xing)著亞(ya)里士多(duo)德(de)的(de)觀(guan)點。亞(ya)里士多(duo)德(de)認為，顏(yan)(yan)色(se)不(bu)(bu)是(shi)(shi)物(wu)體(ti)客(ke)觀(guan)的(de)性質，而(er)(er)是(shi)(shi)人(ren)們主觀(guan)的(de)感覺，一切顏(yan)(yan)色(se)的(de)形成都是(shi)(shi)光(guang)(guang)明與黑暗、白與黑按(an)比例混(hun)合(he)的(de)結果。1663年波義耳也(ye)曾研究了物(wu)體(ti)的(de)顏(yan)(yan)色(se)問(wen)題，他(ta)認為物(wu)體(ti)的(de)顏(yan)(yan)色(se)并不(bu)(bu)是(shi)(shi)屬于(yu)物(wu)體(ti)的(de)帶實(shi)質性的(de)性質，而(er)(er)是(shi)(shi)由(you)于(yu)光(guang)(guang)線在(zai)被照射(she)的(de)物(wu)體(ti)表(biao)面上發生(sheng)變異所引起的(de)。能(neng)完全反射(she)光(guang)(guang)線的(de)物(wu)體(ti)呈白色(se)，完全吸收光(guang)(guang)線的(de)物(wu)體(ti)呈黑色(se)。另外還有不(bu)(bu)少科學家，如笛卡兒、胡克等也(ye)都討論(lun)過白光(guang)(guang)分散(san)或聚(ju)集成顏(yan)(yan)色(se)的(de)問(wen)題，但他(ta)們都主張(zhang)紅(hong)色(se)是(shi)(shi)大(da)大(da)地(di)濃縮了的(de)光(guang)(guang)，紫光(guang)(guang)是(shi)(shi)大(da)大(da)地(di)稀釋(shi)了的(de)光(guang)(guang)這樣一個復雜(za)紊亂的(de)理論(lun)。所以在(zai)牛(niu)頓以前，由(you)棱鏡產生(sheng)的(de)折射(she)被假定是(shi)(shi)實(shi)際(ji)上產生(sheng)了色(se)，而(er)(er)不(bu)(bu)是(shi)(shi)僅僅把已經存在(zai)的(de)色(se)分離開(kai)來。

探索研究

（1）設計并進行(xing)三棱鏡實(shi)驗

當(dang)白(bai)光(guang)通(tong)過(guo)無(wu)色玻璃和各種(zhong)寶石的(de)碎片(pian)時(shi)，就會形成(cheng)鮮(xian)艷的(de)各種(zhong)顏色的(de)光(guang)，這一事實(shi)(shi)早在牛(niu)(niu)頓的(de)幾個(ge)世紀之前就已(yi)有了(le)解，可是(shi)直到十七世紀中葉以后(hou)，才有牛(niu)(niu)頓通(tong)過(guo)實(shi)(shi)驗研究了(le)這個(ge)問題。該實(shi)(shi)驗被評為“物理最美實(shi)(shi)驗”之一。

牛頓首先做(zuo)了一(yi)個(ge)(ge)有名的(de)(de)三(san)棱鏡實驗(yan)，他(ta)在(zai)著作中記載道(dao)：“1666年初，我(wo)(wo)做(zuo)了一(yi)個(ge)(ge)三(san)角形的(de)(de)玻璃棱柱鏡，利用它(ta)來研究光的(de)(de)顏色。為此(ci)，我(wo)(wo)把(ba)房間里弄成漆(qi)墨(mo)的(de)(de)，在(zai)窗戶(hu)上做(zuo)一(yi)個(ge)(ge)小孔，讓適量的(de)(de)日光射進來。我(wo)(wo)又(you)把(ba)棱鏡放在(zai)光的(de)(de)入口處，使折射的(de)(de)光能夠射到對面的(de)(de)墻上去(qu)，當我(wo)(wo)第一(yi)次看到由此(ci)而產生的(de)(de)鮮明(ming)強烈的(de)(de)光色時，使我(wo)(wo)感到極大的(de)(de)愉快(kuai)。”通過這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)實驗(yan)，在(zai)墻上得到了一(yi)個(ge)(ge)彩(cai)色光斑(ban)，顏色的(de)(de)排列是紅、橙、黃、綠(lv)、藍、靛、紫(zi)。牛頓把(ba)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)顏色光斑(ban)叫(jiao)做(zuo)光譜。

（2）進一(yi)步設計實驗，獲得(de)純(chun)光(guang)譜(pu)

牛頓在上述實驗中所得到的光譜(pu)是(shi)(shi)(shi)不純的，他認為光譜(pu)之所以不純是(shi)(shi)(shi)因為光譜(pu)是(shi)(shi)(shi)由一系列(lie)相互重疊的圓形(xing)色斑的像所組成。牛頓為了(le)獲得很純的光譜(pu)，便設計了(le)一套光學儀器(qi)進行(xing)實驗。

用(yong)白光通過一透鏡(jing)(jing)后(hou)照亮狹(xia)縫(feng)S，狹(xia)縫(feng)后(hou)放一會(hui)聚透鏡(jing)(jing)（凸透鏡(jing)(jing)）以(yi)便形成狹(xia)縫(feng)S的像(xiang)S‘。然后(hou)在(zai)(zai)透鏡(jing)(jing)的光路上放一個(ge)棱鏡(jing)(jing)。結果(guo)光通過棱鏡(jing)(jing)因(yin)(yin)偏轉角度(du)不同(tong)而(er)被分開，以(yi)至在(zai)(zai)白色光屏上形成一個(ge)由(you)紅到紫的光譜(pu)帶。這個(ge)光譜(pu)帶是由(you)一系列彼此鄰(lin)接的狹(xia)縫(feng)的彩色像(xiang)組成的。若(ruo)狹(xia)縫(feng)做得很(hen)窄，重疊(die)現(xian)象就可(ke)以(yi)減小(xiao)到最低限度(du)，因(yin)(yin)而(er)光譜(pu)也(ye)變得很(hen)純。

（3）牛(niu)頓提出解釋(shi)光譜的理論(lun)

牛頓為了解釋(shi)三棱(leng)鏡(jing)實(shi)驗中(zhong)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)分(fen)解現象(xiang)，認為白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)是由各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)不同顏色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)組成的(de)(de)，玻(bo)璃(li)對各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)折(zhe)(zhe)射率不同，當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過棱(leng)鏡(jing)時，各(ge)(ge)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)以(yi)不同角(jiao)度折(zhe)(zhe)射，結果就(jiu)被分(fen)開成顏色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)。白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過棱(leng)鏡(jing)時，向棱(leng)鏡(jing)的(de)(de)底邊偏折(zhe)(zhe)，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折(zhe)(zhe)最(zui)(zui)大(da)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折(zhe)(zhe)最(zui)(zui)小。棱(leng)鏡(jing)使白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)分(fen)開成各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)現象(xiang)叫(jiao)做色(se)(se)散。嚴格地(di)說，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)有很多各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)顏色(se)(se)的(de)(de)細線(xian)，它們都極(ji)平滑(hua)地(di)融在相鄰的(de)(de)細線(xian)里，以(yi)至(zhi)使人覺察不到它的(de)(de)界限。

（4）設計實驗驗證上述理論的正確性

為了進一步研究光的(de)顏色，驗證上述理(li)論的(de)正確性，牛(niu)頓又做了另一個實驗。

牛頓(dun)在(zai)觀察光(guang)譜的(de)(de)(de)屏幕DE上打一(yi)小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)，再在(zai)其(qi)后放(fang)一(yi)有小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)屏幕de，讓通(tong)過此小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)光(guang)是(shi)具有某(mou)種顏色(se)(se)的(de)(de)(de)單色(se)(se)光(guang)。牛頓(dun)在(zai)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)光(guang)束(shu)的(de)(de)(de)路徑(jing)上再放(fang)上第(di)二(er)個(ge)(ge)(ge)棱鏡abc，它的(de)(de)(de)后面再放(fang)一(yi)個(ge)(ge)(ge)新的(de)(de)(de)觀察屏V。實驗表明，第(di)二(er)個(ge)(ge)(ge)棱鏡abc只是(shi)把這(zhe)個(ge)(ge)(ge)單色(se)(se)光(guang)束(shu)整個(ge)(ge)(ge)地偏轉一(yi)個(ge)(ge)(ge)角度，而并不(bu)改變(bian)光(guang)的(de)(de)(de)顏色(se)(se)。實驗中(zhong)(zhong)，牛頓(dun)轉動第(di)一(yi)個(ge)(ge)(ge)棱鏡ABC，使光(guang)譜中(zhong)(zhong)不(bu)同顏色(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)過DE和de屏上的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)，在(zai)所有這(zhe)些情況(kuang)下，這(zhe)些不(bu)同顏色(se)(se)的(de)(de)(de)單色(se)(se)光(guang)都(dou)不(bu)能被第(di)二(er)個(ge)(ge)(ge)棱鏡再次分解，它們各自通(tong)過第(di)二(er)個(ge)(ge)(ge)檢鏡后都(dou)只偏轉一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)角度，而且(qie)發現，對(dui)于(yu)不(bu)同顏色(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)偏轉的(de)(de)(de)角度不(bu)同。

通過這些實驗，牛(niu)頓(dun)得出結論：白光(guang)能分解成不(bu)同顏色的光(guang)，這些光(guang)已是(shi)單色的了，棱鏡不(bu)能再分解它們。

（5）單色(se)光(guang)復合為白光(guang)的實驗

白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)既然(ran)能分解(jie)為(wei)單(dan)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)，那么(me)單(dan)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)是否也(ye)可(ke)(ke)復(fu)合為(wei)白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)呢”為(wei)此牛頓進行實驗(yan)。把(ba)光(guang)(guang)(guang)譜成在(zai)(zai)一排小的矩形平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)上(shang)(shang)，就(jiu)可(ke)(ke)使光(guang)(guang)(guang)譜的色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)重新復(fu)合為(wei)白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)。調(diao)節各平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)與入射光(guang)(guang)(guang)的夾角(jiao)，使各反射光(guang)(guang)(guang)都落在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)屏的同一位置上(shang)(shang)，這樣就(jiu)得到一個白(bai)(bai)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)班(ban)。

牛頓(dun)指(zhi)出，還(huan)可以用另一(yi)(yi)種(zhong)方法把(ba)色(se)光重新復合為(wei)白光。把(ba)光譜畫在(zai)圓(yuan)盤(pan)上(shang)(shang)(shang)成(cheng)扇形(xing)，然后(hou)(hou)高速(su)旋轉這個圓(yuan)盤(pan)，圓(yuan)盤(pan)就呈現白色(se)。這種(zhong)實驗效果一(yi)(yi)般稱為(wei)“視覺(jue)暫留(liu)效應”。眼睛視網膜上(shang)(shang)(shang)所成(cheng)的像(xiang)消失后(hou)(hou)，大(da)腦還(huan)可以把(ba)印象保留(liu)零點幾(ji)秒種(zhong)。從(cong)而，大(da)腦可將迅(xun)速(su)變化的色(se)像(xiang)復合在(zai)一(yi)(yi)起(qi)，就形(xing)成(cheng)一(yi)(yi)個靜(jing)止的白色(se)像(xiang)。在(zai)電視屏(ping)幕上(shang)(shang)(shang)或電影屏(ping)幕上(shang)(shang)(shang)，我們能夠看到連續的圖像(xiang)，其原因(yin)也(ye)正在(zai)于(yu)利(li)用了人的“視覺(jue)暫留(liu)效應”。

（6）牛頓對光的色(se)散研究(jiu)成果(guo)

牛(niu)頓(dun)通過一系列的色散實驗和理論研(yan)究(jiu)，把結果歸(gui)納為幾(ji)條，其要點如下：

①光線隨著(zhu)它的(de)(de)折(zhe)射率不(bu)同而顏色(se)各異。顏色(se)不(bu)是(shi)光的(de)(de)變樣，而是(shi)光線本來就固(gu)有的(de)(de)性質。

②同(tong)一(yi)顏色(se)屬于同(tong)一(yi)折射率，反(fan)之亦然。

③顏色的(de)種類和(he)(he)折射(she)(she)的(de)程度為(wei)光線所固有(you)，不因折射(she)(she)、反射(she)(she)和(he)(he)其它(ta)任何原因而(er)變化。

④必須(xu)區別(bie)本來單純的(de)顏(yan)色和由它們復合而成的(de)顏(yan)色。

⑤不存在自身為白(bai)色(se)的(de)光(guang)線。白(bai)色(se)是由一切顏色(se)的(de)光(guang)線適當混合而(er)(er)產生的(de)。事實上，可以進行把光(guang)譜(pu)的(de)顏色(se)重新合成而(er)(er)得到(dao)白(bai)光(guang)的(de)實驗。

⑥根據以上各條，可以解釋三(san)棱鏡使光(guang)產(chan)生(sheng)顏色原(yuan)(yuan)因與虹的原(yuan)(yuan)理等(deng)。

⑦自然物(wu)的顏色(se)是(shi)由于該物(wu)質(zhi)對某種光線反射(she)得(de)多(duo)，而對其他(ta)光線反射(she)得(de)少的原(yuan)因。

⑧由此可知，顏色是光(guang)（各種(zhong)射線）的質(zhi)(zhi)，因而光(guang)線本身不可能是質(zhi)(zhi)。因為顏色這樣的質(zhi)(zhi)起源(yuan)于光(guang)之中，

（7）牛頓對于光的色散現象的研究方法的特點(dian)

從(cong)以上可看出(chu)牛頓(dun)在(zai)對光(guang)(guang)的(de)(de)色散研究(jiu)中(zhong)，采用(yong)了實驗(yan)歸納(na)——假說理論——實驗(yan)檢驗(yan)的(de)(de)典型的(de)(de)物(wu)理規(gui)律的(de)(de)研究(jiu)方(fang)(fang)法，并(bing)滲透著分析的(de)(de)方(fang)(fang)法（把(ba)白(bai)光(guang)(guang)分解為單色光(guang)(guang)研究(jiu)）和綜合的(de)(de)方(fang)(fang)法（把(ba)單色光(guang)(guang)復(fu)合為白(bai)光(guang)(guang)）等物(wu)理學(xue)研究(jiu)的(de)(de)方(fang)(fang)法。

光的色散說明了光具有波(bo)動性。因(yin)為色散是光的成(cheng)分（不同色光）折射率不同引起(qi)的，而折射率由(you)波(bo)的頻率決(jue)定。

光具有(you)粒子性最(zui)典型的例子就是光電效應。

現象舉例

虹

夏(xia)天雨(yu)后，在(zai)和太陽相(xiang)對著(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)方(fang)向，常(chang)常(chang)會(hui)出現彩(cai)(cai)色(se)的(de)(de)(de)圓弧，這就(jiu)是(shi)虹(hong)(hong)(hong)(hong)。我們(men)又(you)統稱彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)(hong)(hong)。形成虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)原因就(jiu)是(shi)下雨(yu)以后，天上(shang)懸(xuan)浮著(zhu)(zhu)很多極小(xiao)的(de)(de)(de)水滴(di)，太陽光(guang)沿著(zhu)(zhu)一(yi)(yi)定角度射入，這些小(xiao)水滴(di)就(jiu)發生(sheng)了色(se)散，朝著(zhu)(zhu)小(xiao)水滴(di)看過(guo)去，就(jiu)會(hui)出現彩(cai)(cai)色(se)的(de)(de)(de)虹(hong)(hong)(hong)(hong)。色(se)彩(cai)(cai)一(yi)(yi)般為七彩(cai)(cai)色(se)，從外至內分別為：赤(chi)、橙(cheng)(cheng)、黃(huang)、綠、藍(lan)(lan)、靛(dian)、紫。在(zai)中國，也常(chang)有“紅橙(cheng)(cheng)黃(huang)綠青(qing)藍(lan)(lan)紫”的(de)(de)(de)說法。（其實這是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)光(guang)的(de)(de)(de)色(se)散現象。）毛(mao)澤東曾于1933年夏(xia)所(suo)作一(yi)(yi)詞(ci)描繪了彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)色(se)彩(cai)(cai)：“赤(chi)橙(cheng)(cheng)黃(huang)綠青(qing)藍(lan)(lan)紫，誰持(chi)彩(cai)(cai)練當空(kong)舞。雨(yu)后復斜(xie)陽，關(guan)山(shan)陣陣蒼……”

霓

有時在虹的外(wai)側還能看到第二道(dao)虹，光(guang)彩比(bi)第一道(dao)虹稍淡，色(se)序是外(wai)紫(zi)內紅。稱為副虹或霓。

霓和虹的不同(tong)點僅(jin)僅(jin)在(zai)于光(guang)線在(zai)雨(yu)點內產生二次(ci)內反射(she)，因此光(guang)線通過(guo)雨(yu)滴后(hou)射(she)到我們眼簾時，光(guang)弧色(se)帶(dai)就與(yu)虹正好相(xiang)反。