芒果视频下载

介質

光的(de)色(se)散(san)需(xu)要(yao)有能(neng)折(zhe)射(she)光的(de)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)，介(jie)(jie)(jie)質(zhi)折(zhe)射(she)率(lv)隨光波頻(pin)(pin)率(lv)或真空中的(de)頻(pin)(pin)率(lv)而變(bian)。當復色(se)光在介(jie)(jie)(jie)質(zhi)界(jie)面上折(zhe)射(she)時，介(jie)(jie)(jie)質(zhi)對(dui)不(bu)同(tong)頻(pin)(pin)率(lv)的(de)光有不(bu)同(tong)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)，各(ge)色(se)光因所形成的(de)折(zhe)射(she)角不(bu)同(tong)而彼此(ci)分(fen)離。1672年，牛頓利用三棱鏡將(jiang)太陽光分(fen)解成彩色(se)光帶，這是(shi)人們首次作的(de)色(se)散(san)實驗。通常(chang)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)n或色(se)散(san)率(lv)與頻(pin)(pin)率(lv)的(de)關系來描(miao)述色(se)散(san)規律(lv)。任何介(jie)(jie)(jie)質(zhi)的(de)色(se)散(san)均可分(fen)正常(chang)色(se)散(san)和反常(chang)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)頻率(lv)決定的(de)(de)(de)，在(zai)(zai)可見光(guang)區域(yu)，紅光(guang)頻率(lv)最(zui)小(xiao)，紫(zi)光(guang)的(de)(de)(de)頻率(lv)最(zui)大，各種頻率(lv)的(de)(de)(de)光(guang)在(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)傳播的(de)(de)(de)速(su)(su)度都(dou)相(xiang)同(tong)(tong)，約等于(yu)3.0×108m/s。但是不同(tong)(tong)頻率(lv)的(de)(de)(de)單色光(guang)，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)(zhong)傳播時(shi)由于(yu)與介(jie)質相(xiang)互(hu)作用，傳播速(su)(su)度都(dou)比在(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)速(su)(su)度小(xiao)，并且(qie)速(su)(su)度的(de)(de)(de)大小(xiao)互(hu)不相(xiang)同(tong)(tong)。介(jie)質對紅光(guang)的(de)(de)(de)折射(she)率(lv)小(xiao)，對紫(zi)光(guang)的(de)(de)(de)折射(she)率(lv)大。當(dang)不同(tong)(tong)色光(guang)以相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)入(ru)射(she)角射(she)到三棱(leng)鏡上，紅光(guang)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)偏(pian)折最(zui)少，它在(zai)(zai)光(guang)譜中(zhong)(zhong)處在(zai)(zai)靠近(jin)頂角的(de)(de)(de)一端。紫(zi)光(guang)的(de)(de)(de)頻率(lv)大，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)折射(she)率(lv)大，在(zai)(zai)光(guang)譜中(zhong)(zhong)也就排列在(zai)(zai)最(zui)靠近(jin)棱(leng)鏡底邊的(de)(de)(de)一端。

基本原理

在光(guang)學中，將復色光(guang)分解成單色光(guang)的過程，叫(jiao)光(guang)的色散。

由兩(liang)種或(huo)兩(liang)種以上的(de)單(dan)色(se)光組成(cheng)的(de)光（由兩(liang)種或(huo)兩(liang)種以上的(de)頻(pin)(pin)率組成(cheng)的(de)光），稱為(wei)復色(se)光。不(bu)能再分解的(de)光（只有一種頻(pin)(pin)率），稱為(wei)單(dan)色(se)光。

注：眼睛(jing)的色覺細胞接收(shou)到不同(tong)頻(pin)率(lv)的可見光(guang)時，感覺到的顏色不同(tong)，顏色是不同(tong)頻(pin)率(lv)的光(guang)對色覺細胞的刺激而產生(sheng)的。）

一般讓白光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（復(fu)色光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)）通過(guo)三(san)棱(leng)(leng)鏡(jing)就(jiu)能產生光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散。對同一種介質，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)越高，介質對這種光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)折射(she)率(lv)(lv)(lv)就(jiu)越大(da)(da)。在可見(jian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)中，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)最高，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)頻率(lv)(lv)(lv)最小(xiao)。當白光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)三(san)棱(leng)(leng)鏡(jing)時，棱(leng)(leng)鏡(jing)對紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)折射(she)率(lv)(lv)(lv)最大(da)(da)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)棱(leng)(leng)鏡(jing)后(hou)，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)偏折程度最大(da)(da)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)偏折程度最小(xiao)。這樣(yang)，三(san)棱(leng)(leng)鏡(jing)將(jiang)不同頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分開，就(jiu)產生了光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)色散。

復色(se)光分(fen)解為單色(se)光而形成光譜的現象叫做光的色(se)散(san)。（白光散(san)開后單色(se)光從上(shang)到(dao)下依次為“紅、橙(cheng)、黃(huang)、綠、藍、靛、紫七(qi)種顏色(se)。）

色(se)散可(ke)(ke)以利用(yong)三棱鏡(jing)(jing)或光(guang)(guang)柵等(deng)作為(wei)“色(se)散系(xi)統”的(de)(de)儀器來實現。將(jiang)顏色(se)按(an)(an)一(yi)(yi)(yi)定(ding)順序排(pai)列(lie)形(xing)成光(guang)(guang)譜(pu)(pu)。光(guang)(guang)譜(pu)(pu)（spectrum）是復色(se)光(guang)(guang)經過色(se)散系(xi)統（如(ru)棱鏡(jing)(jing)、光(guang)(guang)柵）分(fen)光(guang)(guang)后(hou)，被色(se)散開的(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)按(an)(an)頻(pin)率（或波長(chang)）大小而(er)依次排(pai)列(lie)的(de)(de)圖案(an)，全稱為(wei)光(guang)(guang)學頻(pin)譜(pu)(pu)。光(guang)(guang)譜(pu)(pu)中(zhong)最大的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)部分(fen)可(ke)(ke)見(jian)(jian)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)是電磁(ci)波譜(pu)(pu)中(zhong)人(ren)眼可(ke)(ke)見(jian)(jian)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)部分(fen)，在這個頻(pin)率范(fan)圍內(nei)的(de)(de)電磁(ci)輻射(she)被稱作可(ke)(ke)見(jian)(jian)光(guang)(guang)。光(guang)(guang)譜(pu)(pu)并沒有(you)包含人(ren)類(lei)大腦視覺所(suo)能區別的(de)(de)所(suo)有(you)顏色(se)，譬如(ru)褐色(se)和粉紅色(se)。

法國數學家柯西(xi)發現折射率(lv)和光頻的關系，可以用一個級數表示：

n(f)=a+bf2+cf4。

其中(zhong)a，b，c是三(san)個柯(ke)(ke)西(xi)色(se)(se)(se)散(san)系(xi)數，因不同的(de)物質而不同。只須(xu)測定三(san)個不同的(de)頻率(lv)下(xia)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)n(f)，代入柯(ke)(ke)西(xi)色(se)(se)(se)散(san)公(gong)式(shi)(shi)中(zhong)可(ke)得到三(san)個聯(lian)(lian)立(li)方(fang)程式(shi)(shi)，解這組聯(lian)(lian)立(li)方(fang)程式(shi)(shi)就可(ke)以得到這物質的(de)三(san)個柯(ke)(ke)西(xi)色(se)(se)(se)散(san)系(xi)數。有了三(san)個柯(ke)(ke)西(xi)色(se)(se)(se)散(san)系(xi)數，就可(ke)以計(ji)算出其他頻率(lv)下(xia)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)不需要再測量。

除(chu)了柯西色散(san)公式之外，還有其他的(de)色散(san)公式。如Hartmann色散(san)公式、Conrady色散(san)公式、Hetzberger色散(san)公式等。

復色(se)光(guang)(guang)分(fen)解為單色(se)光(guang)(guang)的(de)現(xian)象叫光(guang)(guang)的(de)色(se)散(san)。牛頓在1666年最(zui)先(xian)利用三(san)(san)棱(leng)鏡觀察到(dao)光(guang)(guang)的(de)色(se)散(san),把白光(guang)(guang)分(fen)解為彩色(se)光(guang)(guang)帶(dai)（光(guang)(guang)譜）。色(se)散(san)現(xian)象說明光(guang)(guang)在介質中的(de)速度v（或光(guang)(guang)的(de)色(se)散(san)折射率n=c/v）隨(sui)光(guang)(guang)的(de)頻率f而變。光(guang)(guang)的(de)色(se)散(san)可以用三(san)(san)棱(leng)鏡、衍(yan)射光(guang)(guang)柵、干涉儀等來實現(xian)。

白(bai)光(guang)(guang)是由紅、橙(cheng)、黃(huang)、綠、藍、靛(dian)、紫等各種色(se)(se)光(guang)(guang)組成的，由單色(se)(se)光(guang)(guang)混合而成的光(guang)(guang)叫(jiao)做復色(se)(se)光(guang)(guang)。不(bu)能(neng)再分解(jie)的色(se)(se)光(guang)(guang)叫(jiao)做單色(se)(se)光(guang)(guang)。

色散可以利(li)用棱鏡或光柵等作為“色散系(xi)統”的儀器來(lai)實(shi)現(xian)。

光的三基色(se)：紅，綠，藍(lan)

另外，我們看的電視(shi)的熒(ying)光粉(fen)也(ye)是這(zhe)種(zhong)組合(he)，你到彩電跟(gen)前看看CRT就是這(zhe)樣，不過(guo)別看你面(mian)前電腦的監(jian)視(shi)器，他的像素點太小了，肉眼分辨不出(chu)來(lai)的。RGB這(zhe)三種(zhong)顏色的組合(he)，幾乎(hu)形成所有的顏色。

紅，綠(lv)(lv)，藍被稱(cheng)為(wei)(wei)光的(de)(de)“三原(yuan)色(se)”，是因為(wei)(wei)自然界(jie)紅、綠(lv)(lv)、藍三種顏(yan)(yan)色(se)是無法用其它顏(yan)(yan)色(se)混合而成的(de)(de)，而其他顏(yan)(yan)色(se)可以通過紅、綠(lv)(lv)、藍光的(de)(de)適當混合而得(de)到的(de)(de)，因此紅、綠(lv)(lv)、藍三種顏(yan)(yan)色(se)被稱(cheng)為(wei)(wei)光的(de)(de)“三原(yuan)色(se)”。

當復色光(guang)(guang)在介(jie)質界面上(shang)折射時(shi)，介(jie)質對不同頻率的(de)(de)光(guang)(guang)有不同的(de)(de)折射率，各色光(guang)(guang)會因折射角不同而(er)彼(bi)此分離。1672年(nian)，牛頓利用(yong)三棱鏡將色散(san)太陽(yang)光(guang)(guang)分解成彩色光(guang)(guang)帶(dai)，這是人們首次作的(de)(de)色散(san)實驗。通常(chang)用(yong)介(jie)質的(de)(de)折射率n或色散(san)率與頻率的(de)(de)關系來描述色散(san)規(gui)律。任何介(jie)質的(de)(de)色散(san)均可分正常(chang)色散(san)和反常(chang)色散(san)兩種。

復色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分(fen)解為(wei)單色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)而形成(cheng)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜的(de)(de)(de)現象。讓(rang)一(yi)(yi)束(shu)白光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)射(she)到玻璃棱(leng)鏡(jing)上(shang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)線經過棱(leng)鏡(jing)折射(she)以(yi)后就在另一(yi)(yi)側面的(de)(de)(de)白紙(zhi)屏上(shang)形成(cheng)一(yi)(yi)條彩色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶，其顏(yan)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)排(pai)列是(shi)(shi)靠近棱(leng)鏡(jing)頂角端是(shi)(shi)紅色(se)(se)(se)(se)，靠近底邊的(de)(de)(de)一(yi)(yi)端是(shi)(shi)紫色(se)(se)(se)(se)，中(zhong)間依次是(shi)(shi)橙(cheng)黃綠(lv)藍靛，這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶叫(jiao)(jiao)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜中(zhong)每一(yi)(yi)種色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)不(bu)(bu)能再(zai)分(fen)解出其他色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，稱它為(wei)單色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。由單色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)混合而成(cheng)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)叫(jiao)(jiao)復色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。自然界(jie)中(zhong)的(de)(de)(de)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、白熾電燈和(he)日光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)燈發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)都是(shi)(shi)復色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)照到物(wu)(wu)體(ti)上(shang)時，一(yi)(yi)部分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被(bei)物(wu)(wu)體(ti)反(fan)射(she)，一(yi)(yi)部分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被(bei)物(wu)(wu)體(ti)吸收。如果(guo)物(wu)(wu)體(ti)是(shi)(shi)透(tou)明的(de)(de)(de)，還有一(yi)(yi)部分(fen)透(tou)過物(wu)(wu)體(ti)。不(bu)(bu)同(tong)物(wu)(wu)體(ti)，對(dui)不(bu)(bu)同(tong)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)反(fan)射(she)、吸收和(he)透(tou)過的(de)(de)(de)情況不(bu)(bu)同(tong)，因此呈現不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)彩。

光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波都(dou)有一定的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)是由光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率決(jue)定的(de)(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)可見光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)區域，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)頻(pin)率最小(xiao)，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率最大，各(ge)種頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)真(zhen)空中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)都(dou)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，等于3.0×108m/s。但(dan)是不同(tong)(tong)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)傳(chuan)播時由于與介(jie)(jie)質(zhi)相(xiang)(xiang)互作用，傳(chuan)播速(su)度(du)(du)都(dou)比在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)真(zhen)空中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)小(xiao)，并且速(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)互不相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)。介(jie)(jie)質(zhi)對紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)折射率小(xiao)，對紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)折率大。當不同(tong)(tong)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)以相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)入射角射到三棱(leng)鏡上(shang)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)發生的(de)(de)(de)(de)(de)偏折最少，它在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)處在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)靠近(jin)頂角的(de)(de)(de)(de)(de)一端(duan)。紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率大，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)折射率大，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)也就排列(lie)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)最靠近(jin)棱(leng)鏡底邊的(de)(de)(de)(de)(de)一端(duan)。

夏(xia)天雨(yu)(yu)后，在(zai)朝(chao)著太陽(yang)那一(yi)邊的天空上，常常會出現彩(cai)(cai)色(se)(se)的圓(yuan)弧，這(zhe)就是虹(hong)。形成虹(hong)的原因就是下雨(yu)(yu)以(yi)后，天上懸浮(fu)著很多極小的水(shui)滴(di)，太陽(yang)光沿著一(yi)定角度(du)射入，就在(zai)這(zhe)些小水(shui)滴(di)中發生了(le)色(se)(se)散，朝(chao)著小水(shui)滴(di)看過去，就會出現彩(cai)(cai)色(se)(se)的虹(hong)。虹(hong)的顏(yan)色(se)(se)是紅色(se)(se)在(zai)外(wai)，紫色(se)(se)在(zai)內，依次排(pai)列。

歷史研究

中國古代

中國(guo)古(gu)代對光(guang)的色(se)(se)散現象(xiang)的認識最早起(qi)源于對自然(ran)色(se)(se)散現象(xiang)——虹的認識。虹，是(shi)太陽光(guang)沿著(zhu)一(yi)定角度射入空(kong)氣中的水滴所引起(qi)的比較復雜的由折射和(he)反射造成的一(yi)種色(se)(se)散現象(xiang)。

中國早(zao)在(zai)殷代甲骨文里就有(you)(you)(you)(you)了(le)(le)(le)關于虹(hong)的(de)(de)(de)(de)記載。當時把(ba)“虹(hong)”字(zi)寫成(cheng)“絳(jiang)”。戰國時期《楚辭(ci)》中有(you)(you)(you)(you)把(ba)虹(hong)的(de)(de)(de)(de)顏(yan)色分(fen)為“五色”的(de)(de)(de)(de)記載。東漢蔡(cai)邕(yong)（132~192年(nian)）在(zai)《月令章句》中對虹(hong)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)條件(jian)和(he)所在(zai)方(fang)位作(zuo)了(le)(le)(le)描述。唐初(chu)孔穎達（574~648年(nian)）在(zai)《禮記注(zhu)疏》中粗略地揭示(shi)出(chu)虹(hong)的(de)(de)(de)(de)光(guang)學成(cheng)因(yin)：“若云薄漏(lou)日(ri)(ri)(ri)，日(ri)(ri)(ri)照(zhao)雨滴(di)(di)則生虹(hong)”說明虹(hong)是(shi)太陽(yang)(yang)光(guang)照(zhao)射雨滴(di)(di)所產(chan)生的(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)自然現(xian)象。公元八世(shi)紀中葉，張志和(he)（744~773年(nian)）在(zai)《玄真子·濤之靈》中第(di)一(yi)次用實(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法研究了(le)(le)(le)虹(hong)，而且是(shi)第(di)一(yi)次有(you)(you)(you)(you)意識(shi)地進行的(de)(de)(de)(de)白光(guang)色散實(shi)(shi)(shi)驗(yan)：“背日(ri)(ri)(ri)噴呼水(shui)成(cheng)虹(hong)霓之狀，而不(bu)可(ke)直也，齊乎(hu)影也”。唐代以(yi)后(hou)，不(bu)斷有(you)(you)(you)(you)人重復類似的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)，如南(nan)宋(song)朝蔡(cai)卞進行了(le)(le)(le)一(yi)個(ge)模擬“日(ri)(ri)(ri)照(zhao)雨滴(di)(di)”的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)，把(ba)虹(hong)和(he)日(ri)(ri)(ri)月暈現(xian)象聯系起來(lai)，有(you)(you)(you)(you)意說明虹(hong)的(de)(de)(de)(de)產(chan)生是(shi)一(yi)種(zhong)色散過程，并指出(chu)了(le)(le)(le)虹(hong)和(he)陽(yang)(yang)光(guang)位置之間的(de)(de)(de)(de)關系。南(nan)宋(song)程大昌（1123~1195年(nian)）在(zai)《演繁露(lu)》中記述了(le)(le)(le)露(lu)滴(di)(di)分(fen)光(guang)的(de)(de)(de)(de)現(xian)象，并指出(chu)，日(ri)(ri)(ri)光(guang)通過一(yi)個(ge)液滴(di)(di)也能(neng)化為多種(zhong)顏(yan)色，實(shi)(shi)(shi)際是(shi)色散，而這種(zhong)顏(yan)色不(bu)是(shi)水(shui)珠(zhu)本身(shen)所具(ju)有(you)(you)(you)(you)，而是(shi)日(ri)(ri)(ri)光(guang)的(de)(de)(de)(de)顏(yan)色所著，這就明確指出(chu)了(le)(le)(le)日(ri)(ri)(ri)光(guang)中包含有(you)(you)(you)(you)數種(zhong)顏(yan)色，經(jing)過水(shui)珠(zhu)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用而顯現(xian)出(chu)來(lai)，可(ke)以(yi)說，他已接觸(chu)到(dao)色散的(de)(de)(de)(de)本質了(le)(le)(le)。

在(zai)我(wo)國從晉(jin)代開始，許(xu)多典籍(ji)都記載了晶(jing)體的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)(san)(san)(san)現(xian)(xian)象(xiang)。如記載過孔雀(que)毛及(ji)某種(zhong)昆蟲表(biao)皮(pi)在(zai)陽光(guang)下不斷(duan)變色(se)(se)的(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)，云母片向(xiang)日舉之(zhi)(zhi)可觀(guan)察(cha)到各種(zhong)顏色(se)(se)的(de)(de)光(guang)。李時珍(zhen)也曾指出(chu)較大的(de)(de)六(liu)棱(leng)形(xing)水(shui)晶(jing)和較小的(de)(de)水(shui)晶(jing)珠，都能形(xing)成色(se)(se)散(san)(san)(san)(san)(san)。到了明(ming)(ming)末，方以(yi)智（1611~1671年）在(zai)所(suo)著(zhu)《物(wu)理(li)(li)小識(shi)》中(zhong)綜(zong)合前人研究(jiu)的(de)(de)成果，對色(se)(se)散(san)(san)(san)(san)(san)現(xian)(xian)象(xiang)作(zuo)了極精(jing)彩(cai)的(de)(de)概括，他把帶棱(leng)的(de)(de)自然(ran)晶(jing)體和人工燒制的(de)(de)三(san)棱(leng)晶(jing)體將白光(guang)分成五色(se)(se)，與向(xiang)日噴(pen)水(shui)而成的(de)(de)五色(se)(se)人造虹、日光(guang)照射飛泉產生(sheng)的(de)(de)五色(se)(se)現(xian)(xian)象(xiang)，以(yi)及(ji)虹霓之(zhi)(zhi)彩(cai)、日月之(zhi)(zhi)暈、五色(se)(se)之(zhi)(zhi)云等(deng)自然(ran)現(xian)(xian)象(xiang)聯系(xi)起(qi)來，認(ren)為“皆(jie)同此理(li)(li)”即都是白光(guang)的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)(san)(san)(san)。所(suo)有(you)(you)這些(xie)都表(biao)明(ming)(ming)中(zhong)國明(ming)(ming)代以(yi)前對色(se)(se)散(san)(san)(san)(san)(san)現(xian)(xian)象(xiang)的(de)(de)本(ben)質已有(you)(you)了較全面(mian)的(de)(de)認(ren)識(shi)，但也反映中(zhong)國古代物(wu)理(li)(li)學知(zhi)(zhi)識(shi)大都是零散(san)(san)(san)(san)(san)、經驗(yan)性(xing)的(de)(de)知(zhi)(zhi)識(shi)。

牛頓之前

在(zai)光(guang)學發展的(de)(de)早期，對顏色(se)的(de)(de)解釋顯得特別困難。在(zai)牛頓(dun)以前(qian)，歐洲人對顏色(se)的(de)(de)認(ren)識流行著亞(ya)里士多德的(de)(de)觀(guan)點。亞(ya)里士多德認(ren)為(wei)，顏色(se)不(bu)是(shi)物(wu)(wu)(wu)體客(ke)觀(guan)的(de)(de)性質，而(er)(er)是(shi)人們主觀(guan)的(de)(de)感覺，一切顏色(se)的(de)(de)形(xing)成都(dou)是(shi)光(guang)明與(yu)黑(hei)暗、白與(yu)黑(hei)按比例混合(he)的(de)(de)結果。1663年(nian)波義耳也曾研(yan)究了物(wu)(wu)(wu)體的(de)(de)顏色(se)問題，他認(ren)為(wei)物(wu)(wu)(wu)體的(de)(de)顏色(se)并不(bu)是(shi)屬于物(wu)(wu)(wu)體的(de)(de)帶實質性的(de)(de)性質，而(er)(er)是(shi)由于光(guang)線在(zai)被照射(she)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體表面上發生(sheng)變異所引起的(de)(de)。能完(wan)全(quan)反射(she)光(guang)線的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體呈(cheng)白色(se)，完(wan)全(quan)吸收光(guang)線的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體呈(cheng)黑(hei)色(se)。另外還有不(bu)少科(ke)學家(jia)，如笛(di)卡(ka)兒、胡克等(deng)也都(dou)討(tao)論過白光(guang)分散或(huo)聚集成顏色(se)的(de)(de)問題，但(dan)他們都(dou)主張紅(hong)色(se)是(shi)大(da)大(da)地濃縮(suo)了的(de)(de)光(guang)，紫(zi)光(guang)是(shi)大(da)大(da)地稀釋了的(de)(de)光(guang)這樣(yang)一個復雜紊亂的(de)(de)理論。所以在(zai)牛頓(dun)以前(qian)，由棱鏡產生(sheng)的(de)(de)折射(she)被假定是(shi)實際上產生(sheng)了色(se)，而(er)(er)不(bu)是(shi)僅僅把已經存(cun)在(zai)的(de)(de)色(se)分離開(kai)來(lai)。

探索研究

（1）設計并進行三棱鏡實驗

當白光(guang)通過無(wu)色玻(bo)璃和各(ge)種(zhong)寶石的碎片(pian)時(shi)，就會形(xing)成(cheng)鮮艷的各(ge)種(zhong)顏色的光(guang)，這一(yi)事實早在牛頓的幾個世(shi)紀(ji)之前就已(yi)有了解，可是直到十七世(shi)紀(ji)中(zhong)葉以后，才有牛頓通過實驗研究了這個問題。該實驗被評為“物理最美實驗”之一(yi)。

牛頓首先做(zuo)(zuo)了(le)一(yi)個(ge)有名的(de)(de)(de)(de)三棱(leng)鏡實驗(yan)，他在著作中記(ji)載道：“1666年初，我(wo)做(zuo)(zuo)了(le)一(yi)個(ge)三角形的(de)(de)(de)(de)玻璃棱(leng)柱(zhu)鏡，利(li)用(yong)它來研究光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)顏色。為此(ci)(ci)，我(wo)把(ba)房間里(li)弄成漆墨的(de)(de)(de)(de)，在窗(chuang)戶上(shang)做(zuo)(zuo)一(yi)個(ge)小孔，讓適量的(de)(de)(de)(de)日光(guang)(guang)射(she)進(jin)來。我(wo)又把(ba)棱(leng)鏡放(fang)在光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)入口處，使(shi)折射(she)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)能夠射(she)到(dao)(dao)對面的(de)(de)(de)(de)墻上(shang)去，當我(wo)第一(yi)次看到(dao)(dao)由(you)此(ci)(ci)而產生的(de)(de)(de)(de)鮮(xian)明強烈的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)色時，使(shi)我(wo)感到(dao)(dao)極大(da)的(de)(de)(de)(de)愉快。”通過(guo)這個(ge)實驗(yan)，在墻上(shang)得到(dao)(dao)了(le)一(yi)個(ge)彩(cai)色光(guang)(guang)斑(ban)(ban)，顏色的(de)(de)(de)(de)排列是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。牛頓把(ba)這個(ge)顏色光(guang)(guang)斑(ban)(ban)叫做(zuo)(zuo)光(guang)(guang)譜。

（2）進一步設計實驗，獲得純光譜

牛(niu)頓在上述實驗(yan)中(zhong)所得到(dao)的光(guang)譜是(shi)不純的，他認為光(guang)譜之所以不純是(shi)因為光(guang)譜是(shi)由(you)一系(xi)列相互重疊(die)的圓(yuan)形色斑的像所組成。牛(niu)頓為了(le)(le)獲得很純的光(guang)譜，便設計了(le)(le)一套光(guang)學儀器(qi)進行實驗(yan)。

用白光(guang)(guang)通過(guo)一(yi)透(tou)鏡后(hou)照亮(liang)狹縫(feng)(feng)(feng)S，狹縫(feng)(feng)(feng)后(hou)放(fang)一(yi)會聚透(tou)鏡（凸透(tou)鏡）以(yi)便(bian)形成(cheng)狹縫(feng)(feng)(feng)S的(de)(de)像(xiang)S‘。然后(hou)在透(tou)鏡的(de)(de)光(guang)(guang)路上(shang)放(fang)一(yi)個棱(leng)鏡。結果光(guang)(guang)通過(guo)棱(leng)鏡因偏(pian)轉角度(du)不同(tong)而被分(fen)開，以(yi)至在白色光(guang)(guang)屏上(shang)形成(cheng)一(yi)個由紅(hong)到紫的(de)(de)光(guang)(guang)譜帶(dai)。這個光(guang)(guang)譜帶(dai)是由一(yi)系列彼此(ci)鄰接的(de)(de)狹縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)彩色像(xiang)組成(cheng)的(de)(de)。若狹縫(feng)(feng)(feng)做得很窄，重疊(die)現(xian)象就可以(yi)減小到最低限度(du)，因而光(guang)(guang)譜也(ye)變得很純。

（3）牛頓(dun)提出解(jie)釋光譜(pu)的(de)理(li)論

牛頓為(wei)了解釋三(san)棱鏡實驗(yan)中白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)分解現(xian)象，認(ren)為(wei)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)是由各(ge)種(zhong)不同(tong)顏色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)組(zu)成的(de)，玻璃對各(ge)種(zhong)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)折射率不同(tong)，當(dang)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)過棱鏡時(shi)，各(ge)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)以不同(tong)角度折射，結果就被分開成顏色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜。白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)過棱鏡時(shi)，向棱鏡的(de)底(di)邊偏折，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折最大(da)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折最小。棱鏡使白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)分開成各(ge)種(zhong)色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)現(xian)象叫(jiao)做色(se)(se)(se)散。嚴格地(di)說(shuo)，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜中有很多各(ge)種(zhong)顏色(se)(se)(se)的(de)細(xi)線，它們都(dou)極平(ping)滑地(di)融在相(xiang)鄰的(de)細(xi)線里，以至使人覺察不到它的(de)界限。

（4）設計(ji)實驗驗證上述理論的正確(que)性

為了進一(yi)步研(yan)究(jiu)光的顏(yan)色(se)，驗證(zheng)上述理論的正確性(xing)，牛頓又做了另一(yi)個實驗。

牛(niu)(niu)頓在(zai)觀(guan)察光(guang)譜的(de)(de)屏幕(mu)DE上打(da)一(yi)(yi)小(xiao)孔(kong)(kong)，再(zai)在(zai)其后(hou)放一(yi)(yi)有小(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)屏幕(mu)de，讓通(tong)過(guo)此小(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)光(guang)是(shi)具(ju)有某(mou)種顏色(se)的(de)(de)單(dan)色(se)光(guang)。牛(niu)(niu)頓在(zai)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)光(guang)束的(de)(de)路徑上再(zai)放上第二個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)棱(leng)鏡abc，它的(de)(de)后(hou)面再(zai)放一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)新的(de)(de)觀(guan)察屏V。實(shi)驗表明，第二個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)棱(leng)鏡abc只(zhi)是(shi)把這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)色(se)光(guang)束整個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)地偏(pian)轉(zhuan)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)角度，而并不改(gai)變光(guang)的(de)(de)顏色(se)。實(shi)驗中，牛(niu)(niu)頓轉(zhuan)動第一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)棱(leng)鏡ABC，使光(guang)譜中不同(tong)(tong)顏色(se)的(de)(de)光(guang)通(tong)過(guo)DE和de屏上的(de)(de)小(xiao)孔(kong)(kong)，在(zai)所(suo)有這(zhe)(zhe)些情(qing)況下，這(zhe)(zhe)些不同(tong)(tong)顏色(se)的(de)(de)單(dan)色(se)光(guang)都不能被第二個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)棱(leng)鏡再(zai)次分解(jie)，它們(men)各自通(tong)過(guo)第二個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)檢(jian)鏡后(hou)都只(zhi)偏(pian)轉(zhuan)一(yi)(yi)定的(de)(de)角度，而且發現，對于不同(tong)(tong)顏色(se)的(de)(de)光(guang)偏(pian)轉(zhuan)的(de)(de)角度不同(tong)(tong)。

通過這些(xie)實驗(yan)，牛頓得出結論：白光能(neng)分(fen)解成不同(tong)顏色的光，這些(xie)光已是單色的了，棱鏡(jing)不能(neng)再分(fen)解它(ta)們。

（5）單色光復合為白光的實驗

白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)既(ji)然能分解為單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)，那么單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)是否(fou)也可(ke)復合為白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)呢(ni)”為此牛頓進行實驗(yan)。把光(guang)(guang)(guang)(guang)譜成在一排小(xiao)的矩形平面(mian)鏡上，就可(ke)使(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜的色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)重新復合為白(bai)(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)。調節各平面(mian)鏡與入射光(guang)(guang)(guang)(guang)的夾角(jiao)，使(shi)各反射光(guang)(guang)(guang)(guang)都(dou)落在光(guang)(guang)(guang)(guang)屏的同(tong)一位置上，這(zhe)樣就得到一個白(bai)(bai)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)班。

牛頓指出，還(huan)可以(yi)(yi)用另一種(zhong)(zhong)方(fang)法把色光(guang)重新復(fu)合為白光(guang)。把光(guang)譜畫在圓盤(pan)(pan)上(shang)成扇形(xing)，然(ran)后高速旋轉這個(ge)圓盤(pan)(pan)，圓盤(pan)(pan)就呈(cheng)現白色。這種(zhong)(zhong)實驗效果一般稱為“視覺(jue)暫留(liu)效應”。眼睛視網膜(mo)上(shang)所成的(de)(de)像消(xiao)失后，大腦還(huan)可以(yi)(yi)把印象保留(liu)零點(dian)幾秒(miao)種(zhong)(zhong)。從而，大腦可將迅速變化(hua)的(de)(de)色像復(fu)合在一起，就形(xing)成一個(ge)靜止(zhi)的(de)(de)白色像。在電視屏幕上(shang)或電影屏幕上(shang)，我(wo)們能夠看到連續的(de)(de)圖像，其原(yuan)因也(ye)正在于利用了(le)人的(de)(de)“視覺(jue)暫留(liu)效應”。

（6）牛頓對光(guang)的色散研究成果

牛(niu)頓通(tong)過一系(xi)列的(de)色散實驗和理論(lun)研究，把結果歸納(na)為(wei)幾條，其要點(dian)如下：

①光(guang)線(xian)隨著(zhu)它的(de)折(zhe)射率不同而(er)顏色各(ge)異(yi)。顏色不是光(guang)的(de)變樣，而(er)是光(guang)線(xian)本來就固有(you)的(de)性(xing)質。

②同一顏色屬于(yu)同一折射率，反之亦然。

③顏色的種類和(he)折(zhe)射(she)(she)的程度為光線所(suo)固有，不因(yin)折(zhe)射(she)(she)、反射(she)(she)和(he)其它(ta)任何原因(yin)而變化。

④必(bi)須區(qu)別本來單純的(de)顏(yan)色(se)和由它們復(fu)合而成的(de)顏(yan)色(se)。

⑤不存(cun)在自身(shen)為白(bai)色的(de)(de)光線(xian)。白(bai)色是由(you)一切顏(yan)色的(de)(de)光線(xian)適當混(hun)合(he)而產生(sheng)的(de)(de)。事實(shi)(shi)上，可以(yi)進行把光譜的(de)(de)顏(yan)色重新合(he)成而得到(dao)白(bai)光的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)。

⑥根(gen)據(ju)以上各(ge)條，可以解釋三棱鏡使光(guang)產生顏色原因與虹(hong)的原理等。

⑦自然(ran)物的(de)顏色是由于該物質對(dui)某種光(guang)線反(fan)射得(de)(de)多，而對(dui)其他(ta)光(guang)線反(fan)射得(de)(de)少的(de)原因(yin)。

⑧由此可(ke)知(zhi)，顏(yan)色是光（各種射線）的質，因(yin)而光線本身不可(ke)能是質。因(yin)為(wei)顏(yan)色這樣的質起(qi)源(yuan)于光之中，

（7）牛(niu)頓對于光的色(se)散現象的研究(jiu)方法的特(te)點

從以上(shang)可看出牛頓(dun)在(zai)對光的(de)(de)色(se)散研(yan)(yan)究(jiu)中，采用(yong)了實驗歸納(na)——假說理論——實驗檢驗的(de)(de)典型(xing)的(de)(de)物理規(gui)律的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)方(fang)(fang)法，并滲透著分析的(de)(de)方(fang)(fang)法（把(ba)白光分解(jie)為(wei)單(dan)色(se)光研(yan)(yan)究(jiu)）和綜合(he)的(de)(de)方(fang)(fang)法（把(ba)單(dan)色(se)光復合(he)為(wei)白光）等物理學(xue)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)方(fang)(fang)法。

光(guang)的(de)色散說明了光(guang)具(ju)有波(bo)動性。因為色散是光(guang)的(de)成分（不(bu)同色光(guang)）折射率(lv)(lv)(lv)不(bu)同引起的(de)，而折射率(lv)(lv)(lv)由波(bo)的(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)決定。

光(guang)具有粒子(zi)性最典型的例子(zi)就是光(guang)電效應(ying)。

現象舉例

虹

夏天雨后，在和太(tai)陽(yang)相對(dui)著(zhu)的方向(xiang)，常(chang)常(chang)會(hui)出現彩(cai)(cai)色的圓弧(hu)，這(zhe)就(jiu)是虹(hong)(hong)。我(wo)們又統稱(cheng)彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)。形成虹(hong)(hong)的原因就(jiu)是下雨以后，天上懸浮著(zhu)很多(duo)極(ji)小(xiao)的水滴，太(tai)陽(yang)光(guang)沿(yan)著(zhu)一(yi)(yi)(yi)定角(jiao)度射入，這(zhe)些小(xiao)水滴就(jiu)發(fa)生(sheng)了(le)色散(san)，朝著(zhu)小(xiao)水滴看(kan)過去，就(jiu)會(hui)出現彩(cai)(cai)色的虹(hong)(hong)。色彩(cai)(cai)一(yi)(yi)(yi)般為(wei)七(qi)彩(cai)(cai)色，從外至內分別為(wei)：赤(chi)、橙、黃、綠(lv)、藍(lan)、靛、紫。在中國(guo)，也常(chang)有“紅橙黃綠(lv)青藍(lan)紫”的說法(fa)。（其(qi)實(shi)這(zhe)是一(yi)(yi)(yi)種光(guang)的色散(san)現象。）毛澤東曾于1933年夏所(suo)作一(yi)(yi)(yi)詞描繪(hui)了(le)彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)的色彩(cai)(cai)：“赤(chi)橙黃綠(lv)青藍(lan)紫，誰持(chi)彩(cai)(cai)練當空舞。雨后復斜陽(yang)，關山陣陣蒼……”

霓

有時在虹(hong)的外(wai)(wai)側還能看到第(di)二道(dao)虹(hong)，光(guang)彩比第(di)一道(dao)虹(hong)稍(shao)淡，色(se)序(xu)是外(wai)(wai)紫內紅。稱為副虹(hong)或霓。

霓和(he)虹的(de)不同點(dian)僅僅在于光(guang)線在雨點(dian)內產生(sheng)二次內反射(she)，因此光(guang)線通(tong)過(guo)雨滴后射(she)到(dao)我們眼簾時(shi)，光(guang)弧色(se)帶就與虹正(zheng)好(hao)相(xiang)反。