天幕:“牛頓繼承了巴羅的職務,也繼承了巴羅的學術工作,尤其是在光學上的。”
“牛頓返校後的第一個重大成就就是光學的。”
“我們之前說過,牛頓因為瘟疫而回家待著期間做了光的色散實驗。”
“在牛頓之前,人們普遍認為白光是一種單純、純淨的光,顏色是光經過介質後被改變的產物。”
“牛頓在家裡無聊,於是買了一塊三角玻璃稜鏡,想借此試一試那著名的顏色現象,他在房間的百葉窗上開了一個小孔,讓一束陽光射入,穿過稜鏡後投射到對面的牆上。”
“按照當時通行的光學理論,當一束圓形陽光穿過稜鏡時,稜鏡只是給白光染上顏色,並不會改變光束的幾何形狀,因此,投射到牆上的光斑應該是一個圓形,可能邊緣帶點彩色,但整體輪廓應當與入射光孔的圓形一致。”
“但牛頓看到的卻是一條長橢圓形的彩色光帶。”
“大概像這樣。”
天幕展示了一段經典光的色散現象實驗影片。
……
“如此的虹倒是少見,看來這玻璃真的很清澈透明啊。”
對實驗現象,沈括並不驚訝,至遲從唐代開始,中國人就已經知道彩虹本質是雨中日影,之後又陸續發現可以用其他透明的物體使太陽光分光。
最讓沈括好奇的其實是天幕中展示的玻璃三稜鏡。
太清澈透亮了。
不過對於唐朝以前的人或是唐朝以後但讀過相關書籍的人來說,這光的色散現象就太新奇了。
“難道虹也是如此來的嗎?”劉徹自然也是聯想到了彩虹。
“可天空中也沒有這種玻璃啊,虹是如何來的?”
“下雨後會有虹,難道是雨滴和玻璃起了一樣的作用?”霍去病突然想到。
“說不定真是這樣呢。”
“這樣說來虹也是尋常光學現象,算不得什麼災異啊。”東方朔笑道,一旁的董仲舒是完全笑不出來。
……
“這條彩色光帶的長度大約是寬度的五倍,顯然就是再找補也不能把這長條說成圓形。”
“牛頓最初也懷疑是稜鏡的厚度不均、玻璃瑕疵或光孔的形狀造成的,於是逐一排除了這些可能,他換用不同大小的光孔、不同厚度的稜鏡、不同材質的玻璃,結果長寬比始終是五倍左右。”
“顯然,這不是實驗失誤導致的。”
“在舊理論中,白光被認為是單純的。如果白光是單純的,那麼它穿過稜鏡後產生的顏色,就必須被解釋為光本身發生了變化。”
“但五倍拉長這個現象,用光本身發生了變化是解釋不通的”
“唯一合理的解釋是:白光在進入稜鏡之前,就已經是由不同折射率的顏色的光混合而成的,圓形光斑之所以被拉長,是因為紅光和紫光經過稜鏡後被偏折到了不同的角度,原本重疊的像被攤開成了一條長帶。”
“為了驗證誰才是對的,牛頓又做了另一個實驗。”
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