物理巨匠牛頓用三稜鏡發現「最美實驗」,卻為何對此圖隻字不提?

2020-12-04 物理畢業班

三百五十三年以前,物理巨匠牛頓在大學生活的時代,各種實驗儀器都非常簡陋,而牛頓卻對物理實驗特別喜歡,在牛頓之前曾經有很多古今中外的研究了光的色散現象,但是都沒有進行完整、系統、科學的實驗以及嚴謹的理論解釋,牛頓的偉大之處也就在這裡,他用最簡單的儀器,探究出了前人所沒有探究出來的結論,並上升到了物理科學理論的高度。

1665年,牛頓利用一塊三稜鏡把白光分成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色,這就是著名的最美實驗「光的色散」!

「光的色散」本質是「光的折射」,是由於不同的色光相對於三稜鏡具有不同的折射率造成的。也正是由於牛頓的對於光學的科學研究,從而開啟了「光譜學」研究的先河。

下面這兩幅圖就是最常見的光的色散現象圖,也是物理老師們經常給學生們演示的光的色散圖。

但是,如果陽光的傾斜角度正好,把三稜鏡豎直立起來,就會出現更美的光的色散圖。如下面這幾幅圖,簡直是絕對的完美,特別的對稱!天然去雕飾的典型啊。

以上這個完美色散圖,牛頓當年卻一直沒有提到過,之後也從來沒有見到有人拍過此圖或者說過此現象。難道真的沒有人發現這個完美圖麼?如果是我第一個發現了,那真是太幸運了。哈哈。

下面我用光的折射規律,把光線經過三稜鏡形成以上「對稱色散圖」的物理原理畫出來,看起來只不過是中學物理書上的兩個光的色散圖而已。平行白光經過三稜鏡的兩個面,從而發生了兩次色散,在共同的一個面上最終折射出各自七種色光而已。

或許當年牛頓只是研究了光的色散,並沒有發現此「對稱色散圖」,也或許發現了,但是並不需要解釋,因為這只不過依然是其發現的光的色散而已。

中學生朋友們,物理有趣且有用,各種物理現象以及物理原理就在我們平時司空見慣的生活現象中,我們要善於觀察、勤於思考、樂於動手實驗,物理創造美好生活,物理創造美好世界。為了美好的未來,加油!

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