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牛顿与太阳影儿的奇遇

时间:2023-08-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿一个人长时间地待在一间黑暗的屋子里,摸索着摆弄什么,从从容容地忙碌着,有时还要自言自语地嘟哝几句。牛顿时不时地把这块玻璃砖插进太阳光束里。牛顿一把三棱镜拿开,那个跟百叶窗上的洞孔一模一样的白色太阳影儿,便开始在墙上跳动。牛顿认为太阳射来的光并不是白光,不过看上去很像白光。牛顿的这种解释,乍一听好像十分奇怪。牛顿把太阳的白光解释成各色光线的混合体,乃是在那间黑屋子里做过了几十次实验以后才决定的。

牛顿与太阳影儿的奇遇

1666年,青年科学家伊萨克·牛顿英国一个静静的城市剑桥,很专心地进行一种十分奇异的研究,一连好几天方才罢手。

他在逗弄太阳影儿

牛顿一个人长时间地待在一间黑暗的屋子里,摸索着摆弄什么,从从容容地忙碌着,有时还要自言自语地嘟哝几句。也许他不过是怕热,到这间黑屋子里来凉快凉快吧。不是的!所有的隙缝都叫他给遮严了,屋子里闷热得简直像温室。他可还是按照当时的装束,戴着很重的假发。他身上的汗正像下雨一样往下滴,可是街上却是习习清风,吹得非常凉爽。那他到底为什么要待在这间极其闷热的屋子里呢?

他让太阳影儿造成的光点落在一张纸片上……

所有的窗子,都上好了不透光的百叶窗,只在其中一扇上开了个黄豆般大的小圆孔,让一条很细的太阳光经过圆孔射进黑暗里来。牛顿在屋子里,静悄悄地踱来踱去,时而把手掌或纸片放在光束下面,时而让光线射到远一点的墙壁上。这样,那个明亮的光点就从他的掌上跳到墙上,又从墙上跳到纸上,再从纸上跳到他的黑色衣服上。

难道这位青年科学家是在心满意足地玩着这种儿童游戏吗?

当然不是。牛顿不是在消遣,他是在郑重其事地做实验。

他手上是个玻璃制的三棱镜,那是一块有着3条直边的普通玻璃砖。牛顿时不时地把这块玻璃砖插进太阳光束里。

这玻璃玩意儿一截住光束的去路,墙上那个圆圆的白色小光点就立刻消失,变出一个长条形的彩色光点来。

“白光哪儿去了?”牛顿第一次发现这个神秘的变化时,曾经这样问自己。

牛顿一只手拿着三棱镜,另一只手逗弄着光线。他摆摆手,又动动手指。手指有的染上了鲜红色,有的染上了黄色,还有的染上了绿色、青色、紫色。那白光呢,却哪儿也找不到了。

牛顿把这个实验重做了好多次。每次都是一样的结果:日光在没有射到三棱镜以前,是寻常的白光,通过三棱镜以后,就变出虹中所有的各种颜色来。

牛顿一把三棱镜拿开,那个跟百叶窗上的洞孔一模一样的白色太阳影儿,便开始在墙上跳动。可是三棱镜一挡住光线的去路,墙上就现出一个长条形的彩色光点。

牛顿把这种长条形的彩色光点或光带,叫作光谱。(www.xing528.com)

光谱最上面的一条永远是红色的。红色下面逐渐变成橙色,橙色下面逐渐变成黄色,黄色渐变绿色,绿色渐变青色,而光谱的最下边两种颜色,总是蓝色和紫色。

牛顿绞尽脑汁思考了很久,想把光谱形成的原因找出来。只要太阳一出来,他就关上百叶窗,逗弄那五颜六色的光线。直到天快黑了,才走出他那间自愿的禁闭室,叫室外的亮光照得睁不开眼,可是那些美丽悦目的彩色光谱还在他眼睛里浮动着。

他日日夜夜思索着光谱,终于完全想通了它形成的原因。

牛顿认为太阳射来的光并不是白光,不过看上去很像白光。从天空射来的,其实都是一股股极其明亮的有色光线。只因它们是一同来到的,所以我们的眼睛就无法分清其中的各色光线,却把它们看成一片白光。但这些混在一起的光线一穿过三棱镜,三棱镜就能使它们分开,各依各的方向前进,结果我们就能把其中的每一种颜色,分辨出来。

每一种光线都能产生一个同百叶窗上的洞孔一模一样的小圆光点。红色光点在最上面,因为红色光线受到三棱镜的折射作用最小。紫色光点在最下面,因为三棱镜把紫色光线折射得最大。其余各色光点,就依次排列在红色和紫色光点的中间。

一种颜色的光点,总要把它的边缘重叠在另一种颜色的光点上面。墙头上百叶窗孔的那个圆形白色光点,马上会变成一条长长的彩色光带——光谱,就是这个道理。

牛顿的这种解释,乍一听好像十分奇怪。

我们很难想象白光其实不是白色的,也很难想象天天打我们头上经过,把世界照得通明透亮的,并不是那白色的太阳,而是一个奇异的天体,它同时是红的、黄的、绿的、紫的。

但这个奇异的解释却是正确的。不然的话,那透明的露珠和雨滴,在日光照射下,怎么会泛出各种各样的颜色来呢?

牛顿把太阳的白光解释成各色光线的混合体,乃是在那间黑屋子里做过了几十次实验以后才决定的。而他为这种解释提出的证明,也一目了然,无法反驳。

牛顿不但把白色的混合光束分解成了其中所含的各种颜色,他又倒过来实验,用另一块三棱镜,把各色光线集中到一起,结果看去就又好像是白色的。

此外,他还想出了一种实验:把太阳光谱上的所有颜色画在一个圆木盘上,再让木盘依着中心轴旋转。这时候,这个旋转着的木盘,看上去就几乎是白色的。

实际上,整个木盘是花的——上面一个小白点也没有。

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