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第二十九回门缝里牛顿玩弄三棱镜小旅店歌德细看少女郎——颜色本质的第一次突破
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上回说到牛顿发现万有引力定律,出版了《自然哲学的数学原理》一书,这实在是物理学上的一件大事。
殊不知这牛顿浑身才华,犹如大坝水满,渠水四溢,这智慧之水又在光学上冲开一个缺口,奔涌而出。
1666年,牛顿还在剑桥大学当穷学生时,他脑海里就翻腾过这个颜色问题。
说来真巧,他在乡下,因看到苹果落地发现万有引力;回到学校,却又因看到门缝里的光而解决了光学中的颜色问题。
那是个假日,同学们都去郊游了,刻苦的牛顿却将自己锁在房中,推演着那引力的公式。
不觉日已当午,他饥肠辘辘,便推开稿纸,抬起头来伸个懒腰,这一抬头不要紧,只见紧闭的门缝里露进一缕细细的阳光,在幽暗的房间里显得格外明亮。
他不由自语道:“从来没有见过这样细的光丝,不知可否将它再分成几缕?”
这么想着,他便伸手从抽屉里摸出一块三棱镜,迎上去截住那丝细光,然后又回过头去看这光落在墙上的影子。
这一看不要紧,那墙上竟出现一段红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩色光带。
他将镜子转转,光带不变,再前后移动,终于选出一个最佳点,这一下天上的彩虹便清楚地出现在他的房里。
他捏着三棱镜就像抓住了那条巨龙的尾巴,任他细看细想。
从这天起,牛顿一有空,就把自己关在房子里,还把门窗都用床单遮严,只放一道光进来,做着这种玩三棱镜的游戏。
他已经悄悄地领悟到一个秘密:我们平时看到的白光,其实不是一色白,它是由许多光混合成的。
但是那各个单色又是什么呢?它们之间靠什么区别成不同颜色呢?按道理应将那单色光再分一次,但这还得要一块三棱镜,还得有实验室设备,他这个穷学生是办不到的。
前面说过,牛顿在剑桥大学有一位恩师叫巴罗,他们生尊师爱,情同鱼水,结下了忘年之交。
这巴罗几日不见牛顿来走动,一天便到房里来找牛顿。
他见门虚掩着,屋里静悄悄的不像有人,便推门而进,不想一头正撞在一个人身上。
巴罗刚从阳光下走进这间暗屋里,他一时看不清是谁,只听有人喊了他一声“老师”
,将他扶住,又一把扯下窗户上的床单——原来是牛顿。
巴罗说:“你又在搞什么名堂,几天不露面,我还以为你病了呢。”
牛顿却笑嘻嘻地如此这般地说了一遍。
巴罗也大为惊喜,连声埋怨他何不早说。
第二天,他就给牛顿又弄来一块三棱镜,布置起一个真正的暗室。
他们先让一束光穿过一个黑色木板上的小孔,用三棱镜将它分成七条不同的彩色光,再用一个有孔的木板挡住分解后的光,让每条单色光逐一从孔里通过,木板后再放一个三棱镜。
这时新的发现出现在粉墙上:一是这单色光通过三棱镜时不会再分解,二是各色光束经过三棱镜时折射的角度不同。
凭着数学天才和实践才能,牛顿很快就计算出红、绿、蓝三色光的折射指数。
这一实验不久,1669年年底牛顿便接替巴罗老师,开始在剑桥大学向学生们开设光学课了。
可惜学生们听不大懂他在讲些什么。
1672年2月6日,牛顿向皇家学会写了一封详细的信——《光和颜色的新理论》,归纳了十三个命题。
他指出:我们平常看见的白光不过是发光体发出的各种颜色光的混合。
白光可以分解成从红到紫的七色光谱。
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