芒果视频下载

介質

光的(de)(de)色(se)散需要有能折(zhe)射光的(de)(de)介質(zhi)，介質(zhi)折(zhe)射率隨光波頻率或真空中的(de)(de)頻率而(er)變。當(dang)復色(se)光在介質(zhi)界面上折(zhe)射時，介質(zhi)對不同(tong)頻率的(de)(de)光有不同(tong)的(de)(de)折(zhe)射率，各色(se)光因所形成的(de)(de)折(zhe)射角不同(tong)而(er)彼此分離。1672年(nian)，牛頓(dun)利用三棱(leng)鏡(jing)將太陽光分解成彩色(se)光帶，這是人們(men)首次(ci)作(zuo)的(de)(de)色(se)散實驗。通常介質(zhi)的(de)(de)折(zhe)射率n或色(se)散率與頻率的(de)(de)關系來描述(shu)色(se)散規律。任何介質(zhi)的(de)(de)色(se)散均可分正(zheng)常色(se)散和反常色(se)散兩(liang)種(zhong)。

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)頻率決定的(de)(de)，在可見(jian)光(guang)(guang)區域，紅(hong)光(guang)(guang)頻率最(zui)小，紫(zi)光(guang)(guang)的(de)(de)頻率最(zui)大，各(ge)種頻率的(de)(de)光(guang)(guang)在真空(kong)(kong)中(zhong)傳播的(de)(de)速(su)度(du)(du)(du)(du)都(dou)相同(tong)(tong)，約等(deng)于3.0×108m/s。但(dan)是不同(tong)(tong)頻率的(de)(de)單色光(guang)(guang)，在介(jie)質中(zhong)傳播時由于與介(jie)質相互(hu)作用(yong)，傳播速(su)度(du)(du)(du)(du)都(dou)比在真空(kong)(kong)中(zhong)的(de)(de)速(su)度(du)(du)(du)(du)小，并且速(su)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)大小互(hu)不相同(tong)(tong)。介(jie)質對紅(hong)光(guang)(guang)的(de)(de)折射率小，對紫(zi)光(guang)(guang)的(de)(de)折射率大。當不同(tong)(tong)色光(guang)(guang)以相同(tong)(tong)的(de)(de)入射角射到三棱鏡上，紅(hong)光(guang)(guang)發生(sheng)的(de)(de)偏折最(zui)少，它(ta)在光(guang)(guang)譜中(zhong)處在靠近頂角的(de)(de)一端(duan)。紫(zi)光(guang)(guang)的(de)(de)頻率大，在介(jie)質中(zhong)的(de)(de)折射率大，在光(guang)(guang)譜中(zhong)也(ye)就排列在最(zui)靠近棱鏡底邊的(de)(de)一端(duan)。

基本原理

在(zai)光(guang)(guang)(guang)學中(zhong)，將復色光(guang)(guang)(guang)分(fen)解成(cheng)單(dan)色光(guang)(guang)(guang)的過程(cheng)，叫光(guang)(guang)(guang)的色散。

由兩(liang)種(zhong)(zhong)或兩(liang)種(zhong)(zhong)以(yi)上的單色(se)光組成的光（由兩(liang)種(zhong)(zhong)或兩(liang)種(zhong)(zhong)以(yi)上的頻率組成的光），稱為(wei)(wei)復色(se)光。不能(neng)再分解(jie)的光（只(zhi)有(you)一種(zhong)(zhong)頻率），稱為(wei)(wei)單色(se)光。

注(zhu)：眼睛的(de)色覺(jue)細(xi)胞(bao)(bao)接收到不(bu)同(tong)(tong)頻(pin)率(lv)的(de)可見光時，感覺(jue)到的(de)顏(yan)色不(bu)同(tong)(tong)，顏(yan)色是不(bu)同(tong)(tong)頻(pin)率(lv)的(de)光對色覺(jue)細(xi)胞(bao)(bao)的(de)刺激而產生的(de)。）

一般讓白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（復色光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)）通過(guo)三(san)棱(leng)(leng)(leng)(leng)鏡(jing)就(jiu)能產生光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的色散。對同(tong)一種(zhong)介質，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的頻(pin)(pin)率(lv)(lv)越高，介質對這(zhe)種(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的折射率(lv)(lv)就(jiu)越大(da)。在可見光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)中，紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的頻(pin)(pin)率(lv)(lv)最高，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)最小(xiao)。當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)三(san)棱(leng)(leng)(leng)(leng)鏡(jing)時，棱(leng)(leng)(leng)(leng)鏡(jing)對紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的折射率(lv)(lv)最大(da)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)棱(leng)(leng)(leng)(leng)鏡(jing)后，紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的偏(pian)折程度最大(da)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)偏(pian)折程度最小(xiao)。這(zhe)樣，三(san)棱(leng)(leng)(leng)(leng)鏡(jing)將(jiang)不同(tong)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分開，就(jiu)產生了光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的色散。

復色光分解為單(dan)色光而形成光譜的現象(xiang)叫做光的色散(san)。（白光散(san)開后單(dan)色光從上到(dao)下依次(ci)為“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。）

色(se)(se)(se)散(san)可(ke)以利用三(san)棱鏡或光(guang)柵(zha)等作(zuo)為“色(se)(se)(se)散(san)系統”的(de)儀器來實(shi)現。將顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)按(an)一(yi)定順序排列形成光(guang)譜。光(guang)譜（spectrum）是復(fu)色(se)(se)(se)光(guang)經過(guo)色(se)(se)(se)散(san)系統（如棱鏡、光(guang)柵(zha)）分(fen)光(guang)后(hou)，被(bei)色(se)(se)(se)散(san)開的(de)單色(se)(se)(se)光(guang)按(an)頻率(lv)（或波(bo)長）大小(xiao)而依次排列的(de)圖案，全稱為光(guang)學(xue)頻譜。光(guang)譜中最大的(de)一(yi)部分(fen)可(ke)見光(guang)譜是電磁波(bo)譜中人眼可(ke)見的(de)一(yi)部分(fen)，在這個(ge)頻率(lv)范(fan)圍(wei)內(nei)的(de)電磁輻(fu)射被(bei)稱作(zuo)可(ke)見光(guang)。光(guang)譜并沒有包(bao)含人類大腦視覺所能區別的(de)所有顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)，譬如褐(he)色(se)(se)(se)和粉(fen)紅色(se)(se)(se)。

法(fa)國數(shu)學家柯西發現折射率和光頻的(de)關系，可以用一個(ge)級數(shu)表示：

n(f)=a+bf2+cf4。

其(qi)中a，b，c是三個柯(ke)西(xi)色散系(xi)數，因不(bu)同(tong)的物質而不(bu)同(tong)。只須測(ce)定三個不(bu)同(tong)的頻率(lv)(lv)下(xia)(xia)的折射(she)率(lv)(lv)n(f)，代入柯(ke)西(xi)色散公式中可得(de)到三個聯立方程(cheng)式，解這(zhe)組(zu)聯立方程(cheng)式就(jiu)可以得(de)到這(zhe)物質的三個柯(ke)西(xi)色散系(xi)數。有了三個柯(ke)西(xi)色散系(xi)數，就(jiu)可以計算出(chu)其(qi)他頻率(lv)(lv)下(xia)(xia)的折射(she)率(lv)(lv)不(bu)需要再測(ce)量。

除了(le)柯西色散(san)公式(shi)之外(wai)，還有其他的色散(san)公式(shi)。如Hartmann色散(san)公式(shi)、Conrady色散(san)公式(shi)、Hetzberger色散(san)公式(shi)等。

復色(se)(se)(se)光(guang)(guang)分解為(wei)單色(se)(se)(se)光(guang)(guang)的(de)現(xian)象叫光(guang)(guang)的(de)色(se)(se)(se)散(san)。牛頓在(zai)(zai)1666年最先(xian)利用三(san)棱(leng)鏡觀(guan)察到光(guang)(guang)的(de)色(se)(se)(se)散(san),把(ba)白光(guang)(guang)分解為(wei)彩色(se)(se)(se)光(guang)(guang)帶（光(guang)(guang)譜）。色(se)(se)(se)散(san)現(xian)象說明光(guang)(guang)在(zai)(zai)介(jie)質中的(de)速度v（或光(guang)(guang)的(de)色(se)(se)(se)散(san)折射率n=c/v）隨(sui)光(guang)(guang)的(de)頻率f而(er)變。光(guang)(guang)的(de)色(se)(se)(se)散(san)可以用三(san)棱(leng)鏡、衍射光(guang)(guang)柵(zha)、干涉儀等(deng)來實現(xian)。

白光(guang)(guang)是由(you)紅(hong)、橙、黃、綠、藍、靛、紫等(deng)各(ge)種色光(guang)(guang)組成的(de)(de)，由(you)單(dan)色光(guang)(guang)混合而(er)成的(de)(de)光(guang)(guang)叫(jiao)做復(fu)色光(guang)(guang)。不能再分解的(de)(de)色光(guang)(guang)叫(jiao)做單(dan)色光(guang)(guang)。

色散可以(yi)利(li)用棱(leng)鏡或(huo)光柵等作為“色散系統”的儀器(qi)來實現。

光的(de)三基(ji)色：紅，綠，藍

另外(wai)，我們(men)看(kan)(kan)(kan)的(de)(de)電視的(de)(de)熒光粉也是(shi)這(zhe)種組(zu)合，你(ni)到彩電跟前(qian)看(kan)(kan)(kan)看(kan)(kan)(kan)CRT就是(shi)這(zhe)樣，不(bu)過別看(kan)(kan)(kan)你(ni)面前(qian)電腦的(de)(de)監視器，他的(de)(de)像素點太小(xiao)了，肉眼分(fen)辨不(bu)出來的(de)(de)。RGB這(zhe)三種顏色的(de)(de)組(zu)合，幾乎(hu)形(xing)成所有的(de)(de)顏色。

紅，綠，藍(lan)(lan)被稱為光的(de)“三(san)原色”，是因(yin)為自然界紅、綠、藍(lan)(lan)三(san)種顏(yan)(yan)色是無法用(yong)其它顏(yan)(yan)色混合(he)而成(cheng)的(de)，而其他顏(yan)(yan)色可以(yi)通過紅、綠、藍(lan)(lan)光的(de)適當混合(he)而得(de)到的(de)，因(yin)此(ci)紅、綠、藍(lan)(lan)三(san)種顏(yan)(yan)色被稱為光的(de)“三(san)原色”。

當復色(se)光(guang)(guang)(guang)在介質(zhi)界面上折(zhe)射時，介質(zhi)對不同頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)有(you)不同的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射率(lv)，各色(se)光(guang)(guang)(guang)會因折(zhe)射角(jiao)不同而(er)彼此分離。1672年，牛頓(dun)利(li)用三(san)棱鏡將色(se)散(san)太陽光(guang)(guang)(guang)分解成彩色(se)光(guang)(guang)(guang)帶，這是人們首次作的(de)(de)(de)(de)色(se)散(san)實(shi)驗。通常(chang)用介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射率(lv)n或色(se)散(san)率(lv)與頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)關系來描(miao)述色(se)散(san)規律(lv)。任(ren)何介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)色(se)散(san)均可分正常(chang)色(se)散(san)和反常(chang)色(se)散(san)兩種。

復色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分解為單色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)而(er)形成光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)的(de)(de)現象。讓一(yi)束白光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)射(she)到(dao)玻璃棱(leng)鏡(jing)上(shang)(shang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)經過(guo)棱(leng)鏡(jing)折射(she)以后就在另一(yi)側面的(de)(de)白紙屏上(shang)(shang)形成一(yi)條彩色(se)(se)(se)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶(dai)，其(qi)顏(yan)色(se)(se)(se)的(de)(de)排(pai)列(lie)是(shi)(shi)靠近棱(leng)鏡(jing)頂(ding)角(jiao)端(duan)是(shi)(shi)紅色(se)(se)(se)，靠近底(di)邊的(de)(de)一(yi)端(duan)是(shi)(shi)紫色(se)(se)(se)，中(zhong)間依次是(shi)(shi)橙(cheng)黃綠藍靛，這(zhe)樣的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)帶(dai)叫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)中(zhong)每一(yi)種色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)不能再分解出(chu)其(qi)他色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，稱它為單色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。由單色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)混合而(er)成的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)叫復色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。自然界中(zhong)的(de)(de)太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、白熾電燈和(he)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)燈發出(chu)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)都是(shi)(shi)復色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)照到(dao)物(wu)(wu)體(ti)上(shang)(shang)時(shi)，一(yi)部分光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被物(wu)(wu)體(ti)反射(she)，一(yi)部分光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)被物(wu)(wu)體(ti)吸(xi)(xi)收(shou)。如果物(wu)(wu)體(ti)是(shi)(shi)透(tou)(tou)明的(de)(de)，還(huan)有一(yi)部分透(tou)(tou)過(guo)物(wu)(wu)體(ti)。不同物(wu)(wu)體(ti)，對不同顏(yan)色(se)(se)(se)的(de)(de)反射(she)、吸(xi)(xi)收(shou)和(he)透(tou)(tou)過(guo)的(de)(de)情況不同，因此呈現不同的(de)(de)色(se)(se)(se)彩。

光(guang)(guang)波(bo)都(dou)(dou)有一定(ding)的(de)(de)頻率(lv)，光(guang)(guang)的(de)(de)顏色是(shi)由(you)光(guang)(guang)波(bo)的(de)(de)頻率(lv)決定(ding)的(de)(de)，在可見(jian)光(guang)(guang)區(qu)域，紅(hong)光(guang)(guang)頻率(lv)最(zui)小(xiao)，紫光(guang)(guang)的(de)(de)頻率(lv)最(zui)大(da)，各種(zhong)頻率(lv)的(de)(de)光(guang)(guang)在真空中(zhong)傳播(bo)(bo)的(de)(de)速(su)度(du)都(dou)(dou)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，等于3.0×108m/s。但是(shi)不(bu)同(tong)(tong)頻率(lv)的(de)(de)單色光(guang)(guang)，在介質(zhi)中(zhong)傳播(bo)(bo)時(shi)由(you)于與介質(zhi)相(xiang)(xiang)互作用，傳播(bo)(bo)速(su)度(du)都(dou)(dou)比(bi)在真空中(zhong)的(de)(de)速(su)度(du)小(xiao)，并(bing)且速(su)度(du)的(de)(de)大(da)小(xiao)互不(bu)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)。介質(zhi)對紅(hong)光(guang)(guang)的(de)(de)折射(she)(she)率(lv)小(xiao)，對紫光(guang)(guang)的(de)(de)折率(lv)大(da)。當不(bu)同(tong)(tong)色光(guang)(guang)以相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)入射(she)(she)角(jiao)射(she)(she)到三棱鏡上，紅(hong)光(guang)(guang)發生的(de)(de)偏折最(zui)少，它在光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)處在靠近(jin)頂(ding)角(jiao)的(de)(de)一端(duan)。紫光(guang)(guang)的(de)(de)頻率(lv)大(da)，在介質(zhi)中(zhong)的(de)(de)折射(she)(she)率(lv)大(da)，在光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)也就排列(lie)在最(zui)靠近(jin)棱鏡底邊的(de)(de)一端(duan)。

夏天雨(yu)后，在朝(chao)著(zhu)(zhu)太(tai)陽那一(yi)邊的天空上，常常會出現彩色(se)的圓弧，這(zhe)就(jiu)是虹(hong)。形成(cheng)虹(hong)的原因就(jiu)是下雨(yu)以后，天上懸浮著(zhu)(zhu)很多極小的水滴(di)，太(tai)陽光沿著(zhu)(zhu)一(yi)定角(jiao)度射入，就(jiu)在這(zhe)些(xie)小水滴(di)中發生了色(se)散，朝(chao)著(zhu)(zhu)小水滴(di)看過去，就(jiu)會出現彩色(se)的虹(hong)。虹(hong)的顏色(se)是紅色(se)在外，紫(zi)色(se)在內，依(yi)次排(pai)列。

歷史研究

中國古代

中(zhong)(zhong)國古代對光的(de)(de)色散現象的(de)(de)認識(shi)最早(zao)起源于(yu)對自然色散現象——虹(hong)的(de)(de)認識(shi)。虹(hong)，是太陽光沿著一定角度射入空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)水滴所引起的(de)(de)比較復(fu)雜的(de)(de)由折射和反射造成的(de)(de)一種色散現象。

中(zhong)(zhong)國早在(zai)(zai)(zai)殷(yin)代甲骨(gu)文(wen)里就(jiu)有了(le)(le)關于虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)記(ji)載。當時把“虹(hong)(hong)(hong)(hong)”字寫成“絳”。戰國時期《楚辭》中(zhong)(zhong)有把虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)分(fen)為“五色(se)(se)(se)”的(de)(de)(de)記(ji)載。東漢蔡邕（132~192年(nian)(nian)）在(zai)(zai)(zai)《月令章句》中(zhong)(zhong)對虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)形(xing)成條件和所(suo)在(zai)(zai)(zai)方位(wei)作了(le)(le)描述。唐初(chu)孔穎(ying)達（574~648年(nian)(nian)）在(zai)(zai)(zai)《禮記(ji)注疏》中(zhong)(zhong)粗略地揭示出(chu)(chu)虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)光(guang)學成因：“若云薄漏日(ri)(ri)，日(ri)(ri)照雨滴(di)則生虹(hong)(hong)(hong)(hong)”說明(ming)(ming)虹(hong)(hong)(hong)(hong)是(shi)(shi)太陽光(guang)照射雨滴(di)所(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種自然(ran)現(xian)象。公(gong)元八世(shi)紀中(zhong)(zhong)葉，張志和（744~773年(nian)(nian)）在(zai)(zai)(zai)《玄真(zhen)子·濤(tao)之靈》中(zhong)(zhong)第一(yi)(yi)次用(yong)實驗(yan)(yan)方法研究了(le)(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)，而且是(shi)(shi)第一(yi)(yi)次有意識地進行的(de)(de)(de)白(bai)光(guang)色(se)(se)(se)散實驗(yan)(yan)：“背日(ri)(ri)噴呼水(shui)成虹(hong)(hong)(hong)(hong)霓之狀，而不(bu)(bu)可(ke)直(zhi)也(ye)，齊乎影(ying)也(ye)”。唐代以后(hou)，不(bu)(bu)斷有人重復類似的(de)(de)(de)實驗(yan)(yan)，如南(nan)宋(song)(song)朝蔡卞進行了(le)(le)一(yi)(yi)個(ge)模擬“日(ri)(ri)照雨滴(di)”的(de)(de)(de)實驗(yan)(yan)，把虹(hong)(hong)(hong)(hong)和日(ri)(ri)月暈現(xian)象聯系起來(lai)，有意說明(ming)(ming)虹(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)(de)產(chan)生是(shi)(shi)一(yi)(yi)種色(se)(se)(se)散過程(cheng)，并(bing)指(zhi)出(chu)(chu)了(le)(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)和陽光(guang)位(wei)置之間的(de)(de)(de)關系。南(nan)宋(song)(song)程(cheng)大昌（1123~1195年(nian)(nian)）在(zai)(zai)(zai)《演繁露》中(zhong)(zhong)記(ji)述了(le)(le)露滴(di)分(fen)光(guang)的(de)(de)(de)現(xian)象，并(bing)指(zhi)出(chu)(chu)，日(ri)(ri)光(guang)通過一(yi)(yi)個(ge)液(ye)滴(di)也(ye)能化為多種顏(yan)色(se)(se)(se)，實際是(shi)(shi)色(se)(se)(se)散，而這(zhe)種顏(yan)色(se)(se)(se)不(bu)(bu)是(shi)(shi)水(shui)珠本(ben)(ben)身所(suo)具有，而是(shi)(shi)日(ri)(ri)光(guang)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)所(suo)著(zhu)，這(zhe)就(jiu)明(ming)(ming)確指(zhi)出(chu)(chu)了(le)(le)日(ri)(ri)光(guang)中(zhong)(zhong)包含(han)有數種顏(yan)色(se)(se)(se)，經(jing)過水(shui)珠的(de)(de)(de)作用(yong)而顯(xian)現(xian)出(chu)(chu)來(lai)，可(ke)以說，他已接觸(chu)到色(se)(se)(se)散的(de)(de)(de)本(ben)(ben)質了(le)(le)。

在我(wo)國從晉代(dai)開(kai)始(shi)，許多(duo)典籍都(dou)記載了(le)晶體的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)散現(xian)象。如記載過(guo)孔雀毛及某種昆(kun)蟲表(biao)皮在陽光下不斷變色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)現(xian)象，云(yun)母片向(xiang)(xiang)日舉之可觀察到(dao)各種顏色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)光。李時(shi)珍也曾指出(chu)較大(da)的(de)(de)(de)(de)六棱(leng)(leng)(leng)形(xing)水晶和(he)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)水晶珠，都(dou)能形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)色(se)(se)(se)散。到(dao)了(le)明(ming)(ming)末，方以智（1611~1671年）在所(suo)(suo)著(zhu)《物理(li)(li)小(xiao)識》中(zhong)綜合前(qian)人研究的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)果，對色(se)(se)(se)散現(xian)象作了(le)極精彩的(de)(de)(de)(de)概(gai)括，他(ta)把帶棱(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)自(zi)然晶體和(he)人工燒制的(de)(de)(de)(de)三棱(leng)(leng)(leng)晶體將白(bai)光分成(cheng)(cheng)(cheng)五色(se)(se)(se)，與向(xiang)(xiang)日噴(pen)水而成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)五色(se)(se)(se)人造虹、日光照射飛泉產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)五色(se)(se)(se)現(xian)象，以及虹霓之彩、日月之暈、五色(se)(se)(se)之云(yun)等自(zi)然現(xian)象聯系起來，認為“皆同此(ci)理(li)(li)”即(ji)都(dou)是白(bai)光的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)散。所(suo)(suo)有(you)這(zhe)些都(dou)表(biao)明(ming)(ming)中(zhong)國明(ming)(ming)代(dai)以前(qian)對色(se)(se)(se)散現(xian)象的(de)(de)(de)(de)本質已有(you)了(le)較全面的(de)(de)(de)(de)認識，但(dan)也反映(ying)中(zhong)國古代(dai)物理(li)(li)學知識大(da)都(dou)是零(ling)散、經驗性的(de)(de)(de)(de)知識。

牛頓之前

在(zai)光(guang)學發展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)早期，對顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解釋(shi)顯得特別困難。在(zai)牛頓(dun)以前(qian)，歐洲人對顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)認識(shi)流(liu)行(xing)著亞(ya)里(li)士(shi)多德(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點。亞(ya)里(li)士(shi)多德(de)認為(wei)，顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)不是(shi)物(wu)(wu)體客觀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)質，而(er)是(shi)人們(men)主(zhu)觀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)覺，一切顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)都是(shi)光(guang)明與(yu)黑暗(an)、白(bai)與(yu)黑按比例混合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。1663年波義耳也(ye)(ye)曾研究(jiu)了(le)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)問(wen)(wen)題，他認為(wei)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)并(bing)不是(shi)屬于物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶實(shi)質性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)質，而(er)是(shi)由于光(guang)線在(zai)被照(zhao)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體表面上發生(sheng)變(bian)異所(suo)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。能完(wan)全(quan)反射(she)光(guang)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體呈(cheng)白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)，完(wan)全(quan)吸收光(guang)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)體呈(cheng)黑色(se)(se)(se)(se)(se)。另外還有不少科學家，如(ru)笛卡兒、胡克等(deng)也(ye)(ye)都討論(lun)過白(bai)光(guang)分散或(huo)聚集成(cheng)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題，但他們(men)都主(zhu)張紅(hong)色(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)大(da)大(da)地濃(nong)縮了(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)，紫光(guang)是(shi)大(da)大(da)地稀(xi)釋(shi)了(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)這(zhe)樣一個復雜(za)紊(wen)亂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)。所(suo)以在(zai)牛頓(dun)以前(qian)，由棱(leng)鏡產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)折射(she)被假定是(shi)實(shi)際上產生(sheng)了(le)色(se)(se)(se)(se)(se)，而(er)不是(shi)僅僅把(ba)已經(jing)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)分離開來。

探索研究

（1）設計并進行三棱鏡實(shi)驗

當白(bai)光(guang)通過無色玻(bo)璃和各(ge)種寶石的(de)碎片時，就會(hui)形成鮮艷的(de)各(ge)種顏色的(de)光(guang)，這一(yi)事實早在牛(niu)(niu)頓的(de)幾個(ge)世紀之前就已(yi)有(you)了(le)(le)解，可(ke)是(shi)直到十(shi)七世紀中葉以(yi)后，才有(you)牛(niu)(niu)頓通過實驗研究了(le)(le)這個(ge)問題(ti)。該實驗被評為“物理最美實驗”之一(yi)。

牛頓(dun)首先做(zuo)(zuo)了一個(ge)(ge)有名的(de)(de)(de)(de)(de)三(san)棱鏡(jing)(jing)實(shi)(shi)驗(yan)，他(ta)在著作中記載道：“1666年初，我(wo)(wo)做(zuo)(zuo)了一個(ge)(ge)三(san)角(jiao)形的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃棱柱(zhu)鏡(jing)(jing)，利用它來研究光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)。為此，我(wo)(wo)把房間里弄成漆墨的(de)(de)(de)(de)(de)，在窗(chuang)戶上(shang)做(zuo)(zuo)一個(ge)(ge)小孔，讓適(shi)量的(de)(de)(de)(de)(de)日光(guang)射進來。我(wo)(wo)又把棱鏡(jing)(jing)放(fang)在光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)入口處(chu)，使折射的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)能夠射到(dao)對(dui)面的(de)(de)(de)(de)(de)墻(qiang)上(shang)去，當我(wo)(wo)第一次(ci)看到(dao)由此而產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)鮮(xian)明強烈的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)色(se)時(shi)，使我(wo)(wo)感(gan)到(dao)極大的(de)(de)(de)(de)(de)愉快。”通(tong)過這個(ge)(ge)實(shi)(shi)驗(yan)，在墻(qiang)上(shang)得到(dao)了一個(ge)(ge)彩色(se)光(guang)斑，顏(yan)(yan)(yan)色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)排(pai)列是(shi)紅、橙、黃(huang)、綠、藍、靛、紫(zi)。牛頓(dun)把這個(ge)(ge)顏(yan)(yan)(yan)色(se)光(guang)斑叫做(zuo)(zuo)光(guang)譜。

（2）進一步(bu)設(she)計實(shi)驗，獲得純光(guang)譜(pu)

牛頓在上述實驗(yan)中所得到的光(guang)譜(pu)是不(bu)純的，他(ta)認(ren)為光(guang)譜(pu)之所以(yi)不(bu)純是因為光(guang)譜(pu)是由一(yi)系列相互重疊的圓形色斑的像所組成。牛頓為了獲得很純的光(guang)譜(pu)，便設計了一(yi)套光(guang)學儀器進(jin)行實驗(yan)。

用白光(guang)(guang)通過一(yi)(yi)(yi)透鏡(jing)后照亮狹縫(feng)S，狹縫(feng)后放一(yi)(yi)(yi)會聚透鏡(jing)（凸(tu)透鏡(jing)）以(yi)便形成(cheng)狹縫(feng)S的像S‘。然(ran)后在(zai)(zai)透鏡(jing)的光(guang)(guang)路上(shang)放一(yi)(yi)(yi)個棱鏡(jing)。結(jie)果光(guang)(guang)通過棱鏡(jing)因偏轉角(jiao)度不同而被分開，以(yi)至(zhi)在(zai)(zai)白色(se)光(guang)(guang)屏(ping)上(shang)形成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個由紅(hong)到紫的光(guang)(guang)譜帶。這個光(guang)(guang)譜帶是由一(yi)(yi)(yi)系列彼此鄰接的狹縫(feng)的彩色(se)像組成(cheng)的。若狹縫(feng)做(zuo)得很窄，重疊(die)現象(xiang)就(jiu)可以(yi)減小到最低(di)限度，因而光(guang)(guang)譜也變得很純。

（3）牛(niu)頓提出解(jie)釋光(guang)譜的理(li)論

牛頓為了(le)解釋三棱(leng)(leng)鏡實驗中(zhong)白(bai)(bai)光(guang)的分(fen)解現象，認為白(bai)(bai)光(guang)是由各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)顏色(se)光(guang)組(zu)成(cheng)的，玻璃(li)對各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)色(se)光(guang)的折(zhe)射率不(bu)同(tong)，當白(bai)(bai)光(guang)通過(guo)(guo)棱(leng)(leng)鏡時，各(ge)色(se)光(guang)以不(bu)同(tong)角度折(zhe)射，結果就被分(fen)開成(cheng)顏色(se)光(guang)譜(pu)。白(bai)(bai)光(guang)通過(guo)(guo)棱(leng)(leng)鏡時，向(xiang)棱(leng)(leng)鏡的底(di)邊偏折(zhe)，紫光(guang)偏折(zhe)最(zui)大(da)，紅光(guang)偏折(zhe)最(zui)小(xiao)。棱(leng)(leng)鏡使(shi)白(bai)(bai)光(guang)分(fen)開成(cheng)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)色(se)光(guang)的現象叫做色(se)散。嚴格地(di)說，光(guang)譜(pu)中(zhong)有很多(duo)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)顏色(se)的細線(xian)(xian)，它(ta)們都極(ji)平滑地(di)融在(zai)相(xiang)鄰的細線(xian)(xian)里(li)，以至使(shi)人覺察不(bu)到它(ta)的界限。

（4）設(she)計實驗驗證上述理論的正(zheng)確性

為了(le)進(jin)一步(bu)研(yan)究(jiu)光的顏色，驗證(zheng)上述理論的正確性，牛頓(dun)又做了(le)另(ling)一個實驗。

牛(niu)(niu)頓(dun)在(zai)(zai)觀察光(guang)(guang)譜(pu)的(de)(de)屏(ping)(ping)幕DE上打一(yi)(yi)小(xiao)孔(kong)，再(zai)在(zai)(zai)其后放一(yi)(yi)有(you)小(xiao)孔(kong)的(de)(de)屏(ping)(ping)幕de，讓通(tong)過此小(xiao)孔(kong)的(de)(de)光(guang)(guang)是(shi)(shi)具有(you)某(mou)種(zhong)顏(yan)色(se)的(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)。牛(niu)(niu)頓(dun)在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)光(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)路徑上再(zai)放上第二個(ge)(ge)(ge)棱鏡abc，它的(de)(de)后面再(zai)放一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)新(xin)的(de)(de)觀察屏(ping)(ping)V。實(shi)驗表明，第二個(ge)(ge)(ge)棱鏡abc只(zhi)是(shi)(shi)把(ba)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)單色(se)光(guang)(guang)束(shu)整(zheng)個(ge)(ge)(ge)地偏(pian)轉(zhuan)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)角度，而并不(bu)(bu)(bu)改變光(guang)(guang)的(de)(de)顏(yan)色(se)。實(shi)驗中(zhong)，牛(niu)(niu)頓(dun)轉(zhuan)動第一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)棱鏡ABC，使光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)顏(yan)色(se)的(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)過DE和de屏(ping)(ping)上的(de)(de)小(xiao)孔(kong)，在(zai)(zai)所有(you)這(zhe)些情況下(xia)，這(zhe)些不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)顏(yan)色(se)的(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)都不(bu)(bu)(bu)能被(bei)第二個(ge)(ge)(ge)棱鏡再(zai)次分(fen)解，它們各自通(tong)過第二個(ge)(ge)(ge)檢鏡后都只(zhi)偏(pian)轉(zhuan)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)角度，而且發現，對于不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)顏(yan)色(se)的(de)(de)光(guang)(guang)偏(pian)轉(zhuan)的(de)(de)角度不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)。

通過這些實驗，牛頓得出結論(lun)：白光(guang)能分解(jie)成不同顏色的(de)光(guang)，這些光(guang)已是單色的(de)了(le)，棱鏡不能再分解(jie)它們(men)。

（5）單色(se)光復合(he)為白光的實驗

白光(guang)(guang)既(ji)然能(neng)分解為(wei)單(dan)色光(guang)(guang)，那么單(dan)色光(guang)(guang)是否也可復合為(wei)白光(guang)(guang)呢”為(wei)此牛頓進行實(shi)驗。把光(guang)(guang)譜成在一(yi)(yi)排小的(de)矩形(xing)平面鏡上，就(jiu)可使(shi)光(guang)(guang)譜的(de)色光(guang)(guang)重新(xin)復合為(wei)白光(guang)(guang)。調節各平面鏡與入射(she)光(guang)(guang)的(de)夾角，使(shi)各反射(she)光(guang)(guang)都(dou)落在光(guang)(guang)屏的(de)同一(yi)(yi)位置(zhi)上，這(zhe)樣就(jiu)得到(dao)一(yi)(yi)個(ge)白色光(guang)(guang)班。

牛頓指(zhi)出，還可以(yi)用(yong)另一(yi)種(zhong)方法(fa)把色(se)光(guang)重新復合為白光(guang)。把光(guang)譜畫(hua)在圓(yuan)盤(pan)上(shang)(shang)成扇形，然(ran)后(hou)(hou)高速旋轉這(zhe)個圓(yuan)盤(pan)，圓(yuan)盤(pan)就呈現白色(se)。這(zhe)種(zhong)實驗效(xiao)果一(yi)般稱為“視覺(jue)(jue)暫留效(xiao)應”。眼睛視網膜(mo)上(shang)(shang)所成的(de)(de)像消失后(hou)(hou)，大(da)腦還可以(yi)把印(yin)象保留零點幾秒種(zhong)。從而(er)，大(da)腦可將(jiang)迅(xun)速變化的(de)(de)色(se)像復合在一(yi)起(qi)，就形成一(yi)個靜止的(de)(de)白色(se)像。在電視屏幕(mu)上(shang)(shang)或電影屏幕(mu)上(shang)(shang)，我們能夠看到連續的(de)(de)圖(tu)像，其原(yuan)因也正在于利(li)用(yong)了人的(de)(de)“視覺(jue)(jue)暫留效(xiao)應”。

（6）牛頓對(dui)光(guang)的色(se)散研究成果(guo)

牛(niu)頓通過一(yi)系列的(de)色散實(shi)驗和理論(lun)研究，把結果歸納為(wei)幾條，其要點如下：

①光(guang)線(xian)隨著它的折射率(lv)不(bu)同而(er)顏(yan)色各(ge)異。顏(yan)色不(bu)是光(guang)的變樣，而(er)是光(guang)線(xian)本來就固有的性質。

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

③顏色的(de)(de)種類和折(zhe)射(she)的(de)(de)程(cheng)度為(wei)光線(xian)所固有，不(bu)因折(zhe)射(she)、反(fan)射(she)和其(qi)它任何(he)原(yuan)因而(er)變化。

④必須區(qu)別本(ben)來單純的(de)顏(yan)色和由它們復合而(er)成(cheng)的(de)顏(yan)色。

⑤不存(cun)在(zai)自身為(wei)白色(se)的(de)(de)光線。白色(se)是由(you)一切顏(yan)色(se)的(de)(de)光線適(shi)當混合(he)而產生的(de)(de)。事(shi)實上，可以進(jin)行(xing)把光譜的(de)(de)顏(yan)色(se)重新合(he)成(cheng)而得到白光的(de)(de)實驗。

⑥根(gen)據以上(shang)各條，可以解釋三棱鏡(jing)使(shi)光(guang)產生顏色原因與虹的原理等。

⑦自然物的顏(yan)色是(shi)由于(yu)該物質對(dui)某種光(guang)線反射(she)得(de)多，而對(dui)其他(ta)光(guang)線反射(she)得(de)少(shao)的原因。

⑧由此可(ke)知，顏色是光（各(ge)種射(she)線(xian)）的質(zhi)(zhi)，因而光線(xian)本身不可(ke)能是質(zhi)(zhi)。因為顏色這樣的質(zhi)(zhi)起源于光之中，

（7）牛頓對于(yu)光的(de)色(se)散現象的(de)研究方法(fa)的(de)特點

從(cong)以上(shang)可看(kan)出牛頓(dun)在(zai)對光(guang)(guang)的(de)色(se)散研(yan)究(jiu)中，采(cai)用了實驗(yan)歸(gui)納——假說理(li)論——實驗(yan)檢(jian)驗(yan)的(de)典型的(de)物理(li)規(gui)律的(de)研(yan)究(jiu)方(fang)(fang)法(fa)，并滲透著分(fen)析(xi)的(de)方(fang)(fang)法(fa)（把(ba)白光(guang)(guang)分(fen)解為(wei)單(dan)色(se)光(guang)(guang)研(yan)究(jiu)）和綜合(he)的(de)方(fang)(fang)法(fa)（把(ba)單(dan)色(se)光(guang)(guang)復合(he)為(wei)白光(guang)(guang)）等物理(li)學研(yan)究(jiu)的(de)方(fang)(fang)法(fa)。

光(guang)的色散說明了光(guang)具有(you)波動性。因為色散是光(guang)的成分（不同色光(guang)）折射率不同引起的，而折射率由波的頻(pin)率決定(ding)。

光具有粒子性最典型的例子就是光電(dian)效應(ying)。

現象舉例

虹

夏天雨后，在和太(tai)(tai)陽(yang)相對著(zhu)的(de)(de)方向，常(chang)常(chang)會出現(xian)彩(cai)(cai)色的(de)(de)圓弧，這就(jiu)是(shi)虹(hong)(hong)。我們又統稱(cheng)彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)。形成虹(hong)(hong)的(de)(de)原因就(jiu)是(shi)下雨以后，天上懸浮著(zhu)很多極(ji)小的(de)(de)水(shui)(shui)滴，太(tai)(tai)陽(yang)光(guang)沿(yan)著(zhu)一(yi)定角度射入，這些小水(shui)(shui)滴就(jiu)發生(sheng)了色散(san)，朝著(zhu)小水(shui)(shui)滴看過去，就(jiu)會出現(xian)彩(cai)(cai)色的(de)(de)虹(hong)(hong)。色彩(cai)(cai)一(yi)般為七彩(cai)(cai)色，從外至內(nei)分別為：赤(chi)、橙、黃、綠(lv)、藍、靛、紫。在中國，也常(chang)有“紅橙黃綠(lv)青藍紫”的(de)(de)說法。（其實這是(shi)一(yi)種光(guang)的(de)(de)色散(san)現(xian)象(xiang)。）毛澤東曾于1933年夏所作(zuo)一(yi)詞描繪了彩(cai)(cai)虹(hong)(hong)的(de)(de)色彩(cai)(cai)：“赤(chi)橙黃綠(lv)青藍紫，誰持彩(cai)(cai)練當空舞。雨后復斜陽(yang)，關山陣(zhen)陣(zhen)蒼……”

霓

有時在虹的外側(ce)還能看到第二(er)道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是(shi)外紫內紅。稱為副虹或霓。

霓和虹(hong)(hong)的不同(tong)點僅僅在于光(guang)線在雨(yu)(yu)點內產生二次(ci)內反射(she)，因此光(guang)線通過雨(yu)(yu)滴(di)后射(she)到我們眼簾(lian)時，光(guang)弧色帶就與虹(hong)(hong)正好相(xiang)反。