芒果视频下载

介質

光(guang)的色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)需(xu)要有能折(zhe)射(she)(she)光(guang)的介質(zhi)，介質(zhi)折(zhe)射(she)(she)率(lv)隨光(guang)波頻率(lv)或真(zhen)空中的頻率(lv)而變。當(dang)復色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)在(zai)介質(zhi)界(jie)面上折(zhe)射(she)(she)時，介質(zhi)對不同(tong)頻率(lv)的光(guang)有不同(tong)的折(zhe)射(she)(she)率(lv)，各色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)因所(suo)形成的折(zhe)射(she)(she)角不同(tong)而彼此(ci)分(fen)離。1672年，牛頓利(li)用三棱鏡將太陽光(guang)分(fen)解成彩色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)帶，這是人們首次(ci)作(zuo)的色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)實(shi)驗。通常介質(zhi)的折(zhe)射(she)(she)率(lv)n或色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)率(lv)與頻率(lv)的關(guan)系來描述色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)規(gui)律(lv)。任(ren)何(he)介質(zhi)的色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)均可分(fen)正常色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)和反常色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)散(san)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)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)決定(ding)的(de)(de)(de)(de)，在可見光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)區域，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)頻(pin)率(lv)(lv)最(zui)小(xiao)(xiao)，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)最(zui)大(da)，各種頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)在真空(kong)中(zhong)(zhong)傳播的(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)都(dou)相同，約等于(yu)3.0×108m/s。但是不(bu)同頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單色光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，在介(jie)質中(zhong)(zhong)傳播時由于(yu)與介(jie)質相互(hu)作用，傳播速度(du)(du)(du)都(dou)比在真空(kong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)小(xiao)(xiao)，并且速度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)互(hu)不(bu)相同。介(jie)質對(dui)紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)小(xiao)(xiao)，對(dui)紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)大(da)。當不(bu)同色光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)以相同的(de)(de)(de)(de)入射(she)角(jiao)射(she)到三棱鏡上，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)偏折(zhe)(zhe)(zhe)最(zui)少，它(ta)在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)處在靠近頂角(jiao)的(de)(de)(de)(de)一端(duan)。紫光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)大(da)，在介(jie)質中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)(zhe)射(she)率(lv)(lv)大(da)，在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)也就排列在最(zui)靠近棱鏡底邊的(de)(de)(de)(de)一端(duan)。

基本原理

在光(guang)(guang)學中，將復色(se)光(guang)(guang)分解成單色(se)光(guang)(guang)的過(guo)程，叫光(guang)(guang)的色(se)散。

由(you)兩(liang)種(zhong)(zhong)或兩(liang)種(zhong)(zhong)以上(shang)的(de)(de)單(dan)色光(guang)(guang)組成的(de)(de)光(guang)(guang)（由(you)兩(liang)種(zhong)(zhong)或兩(liang)種(zhong)(zhong)以上(shang)的(de)(de)頻率組成的(de)(de)光(guang)(guang)），稱為復(fu)色光(guang)(guang)。不能再分解(jie)的(de)(de)光(guang)(guang)（只有一(yi)種(zhong)(zhong)頻率），稱為單(dan)色光(guang)(guang)。

注：眼睛的(de)(de)(de)(de)色覺(jue)細胞接收到(dao)不同(tong)頻率的(de)(de)(de)(de)可見光(guang)時，感覺(jue)到(dao)的(de)(de)(de)(de)顏色不同(tong)，顏色是(shi)不同(tong)頻率的(de)(de)(de)(de)光(guang)對色覺(jue)細胞的(de)(de)(de)(de)刺激而(er)產生的(de)(de)(de)(de)。）

一般(ban)讓白(bai)光(guang)（復色光(guang)）通(tong)過(guo)三(san)棱鏡(jing)(jing)就能產生(sheng)光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)色散。對同(tong)一種介質(zhi)，光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率越高(gao)，介質(zhi)對這(zhe)種光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)折(zhe)射率就越大(da)。在可見光(guang)中，紫光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率最(zui)高(gao)，紅光(guang)頻(pin)(pin)率最(zui)小(xiao)。當白(bai)光(guang)通(tong)過(guo)三(san)棱鏡(jing)(jing)時，棱鏡(jing)(jing)對紫光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)折(zhe)射率最(zui)大(da)，光(guang)通(tong)過(guo)棱鏡(jing)(jing)后(hou)，紫光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)折(zhe)程度(du)最(zui)大(da)，紅光(guang)偏(pian)折(zhe)程度(du)最(zui)小(xiao)。這(zhe)樣，三(san)棱鏡(jing)(jing)將不同(tong)頻(pin)(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)分(fen)開，就產生(sheng)了光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)色散。

復色(se)光(guang)分解為(wei)單色(se)光(guang)而形(xing)成光(guang)譜的(de)現象叫做光(guang)的(de)色(se)散(san)。（白光(guang)散(san)開后單色(se)光(guang)從上到下依次為(wei)“紅、橙、黃(huang)、綠、藍、靛、紫七種(zhong)顏(yan)色(se)。）

色(se)(se)(se)(se)散(san)可(ke)以利(li)用三棱(leng)鏡(jing)或光(guang)(guang)(guang)(guang)柵等作為“色(se)(se)(se)(se)散(san)系統(tong)”的(de)儀器來(lai)實現(xian)。將顏色(se)(se)(se)(se)按(an)一定順序排列形成光(guang)(guang)(guang)(guang)譜。光(guang)(guang)(guang)(guang)譜（spectrum）是復色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)經過色(se)(se)(se)(se)散(san)系統(tong)（如棱(leng)鏡(jing)、光(guang)(guang)(guang)(guang)柵）分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)后，被色(se)(se)(se)(se)散(san)開的(de)單色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)按(an)頻率（或波(bo)長）大(da)小而依(yi)次排列的(de)圖案，全稱為光(guang)(guang)(guang)(guang)學頻譜。光(guang)(guang)(guang)(guang)譜中最大(da)的(de)一部(bu)分(fen)可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)譜是電磁波(bo)譜中人眼(yan)可(ke)見的(de)一部(bu)分(fen)，在這(zhe)個頻率范圍內(nei)的(de)電磁輻射被稱作可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)。光(guang)(guang)(guang)(guang)譜并(bing)沒有(you)包含(han)人類(lei)大(da)腦視覺所能區(qu)別的(de)所有(you)顏色(se)(se)(se)(se)，譬(pi)如褐色(se)(se)(se)(se)和(he)粉紅色(se)(se)(se)(se)。

法(fa)國(guo)數學家柯西發(fa)現折射率和光頻的關系，可(ke)以(yi)用一個級數表(biao)示：

n(f)=a+bf2+cf4。

其中(zhong)(zhong)a，b，c是三(san)個(ge)柯(ke)(ke)西色散(san)(san)系(xi)數(shu)，因不同(tong)的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)而不同(tong)。只須測定(ding)三(san)個(ge)不同(tong)的(de)頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)折射率(lv)n(f)，代入柯(ke)(ke)西色散(san)(san)公式(shi)中(zhong)(zhong)可得到三(san)個(ge)聯立方程式(shi)，解(jie)這(zhe)組聯立方程式(shi)就可以(yi)得到這(zhe)物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)三(san)個(ge)柯(ke)(ke)西色散(san)(san)系(xi)數(shu)。有(you)了三(san)個(ge)柯(ke)(ke)西色散(san)(san)系(xi)數(shu)，就可以(yi)計算(suan)出其他頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)折射率(lv)不需要(yao)再測量。

除(chu)了柯(ke)西色(se)散(san)公式(shi)(shi)之外，還有其(qi)他的色(se)散(san)公式(shi)(shi)。如Hartmann色(se)散(san)公式(shi)(shi)、Conrady色(se)散(san)公式(shi)(shi)、Hetzberger色(se)散(san)公式(shi)(shi)等。

復色(se)光(guang)(guang)(guang)分解(jie)為(wei)單色(se)光(guang)(guang)(guang)的(de)現象叫光(guang)(guang)(guang)的(de)色(se)散。牛頓在(zai)(zai)1666年最先(xian)利用三棱(leng)鏡觀察(cha)到光(guang)(guang)(guang)的(de)色(se)散,把(ba)白(bai)光(guang)(guang)(guang)分解(jie)為(wei)彩色(se)光(guang)(guang)(guang)帶（光(guang)(guang)(guang)譜）。色(se)散現象說明光(guang)(guang)(guang)在(zai)(zai)介質中(zhong)的(de)速度(du)v（或光(guang)(guang)(guang)的(de)色(se)散折射率n=c/v）隨光(guang)(guang)(guang)的(de)頻(pin)率f而變。光(guang)(guang)(guang)的(de)色(se)散可以用三棱(leng)鏡、衍射光(guang)(guang)(guang)柵(zha)、干涉儀等來實現。

白光(guang)(guang)是由紅、橙、黃、綠、藍(lan)、靛、紫等各種(zhong)色(se)(se)光(guang)(guang)組成的(de)，由單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)混(hun)合而成的(de)光(guang)(guang)叫(jiao)做(zuo)復色(se)(se)光(guang)(guang)。不能再分解(jie)的(de)色(se)(se)光(guang)(guang)叫(jiao)做(zuo)單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)。

色散(san)可(ke)以利(li)用棱鏡或(huo)光(guang)柵等作為“色散(san)系統”的儀器來實現。

光的三基色：紅，綠，藍

另外，我們看的(de)電(dian)視(shi)的(de)熒光粉也是這(zhe)種組合，你(ni)到彩(cai)電(dian)跟(gen)前看看CRT就是這(zhe)樣，不過別看你(ni)面前電(dian)腦的(de)監視(shi)器，他的(de)像素點太小了，肉眼分辨不出來(lai)的(de)。RGB這(zhe)三種顏色(se)的(de)組合，幾乎形(xing)成所有的(de)顏色(se)。

紅，綠(lv)(lv)(lv)，藍被(bei)稱(cheng)為(wei)光(guang)(guang)的“三(san)原(yuan)色(se)(se)”，是因(yin)為(wei)自(zi)然界紅、綠(lv)(lv)(lv)、藍三(san)種顏(yan)色(se)(se)是無(wu)法(fa)用其它顏(yan)色(se)(se)混(hun)合而(er)(er)成(cheng)的，而(er)(er)其他顏(yan)色(se)(se)可以通過紅、綠(lv)(lv)(lv)、藍光(guang)(guang)的適當混(hun)合而(er)(er)得(de)到的，因(yin)此紅、綠(lv)(lv)(lv)、藍三(san)種顏(yan)色(se)(se)被(bei)稱(cheng)為(wei)光(guang)(guang)的“三(san)原(yuan)色(se)(se)”。

當復色(se)(se)光(guang)(guang)在(zai)介質(zhi)界面上折(zhe)射時，介質(zhi)對不同頻率的光(guang)(guang)有不同的折(zhe)射率，各色(se)(se)光(guang)(guang)會(hui)因(yin)折(zhe)射角不同而彼此分(fen)(fen)離(li)。1672年，牛頓利用(yong)三棱鏡將色(se)(se)散(san)(san)太(tai)陽光(guang)(guang)分(fen)(fen)解成彩色(se)(se)光(guang)(guang)帶，這是人們首次作的色(se)(se)散(san)(san)實(shi)驗。通常用(yong)介質(zhi)的折(zhe)射率n或色(se)(se)散(san)(san)率與(yu)頻率的關系來描述色(se)(se)散(san)(san)規律。任何介質(zhi)的色(se)(se)散(san)(san)均可(ke)分(fen)(fen)正常色(se)(se)散(san)(san)和反(fan)常色(se)(se)散(san)(san)兩(liang)種(zhong)。

復色(se)光(guang)(guang)(guang)分解為(wei)單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)而(er)形成光(guang)(guang)(guang)譜的(de)現象。讓一(yi)(yi)束白光(guang)(guang)(guang)射(she)到玻(bo)璃棱(leng)鏡上，光(guang)(guang)(guang)線經過棱(leng)鏡折射(she)以后就(jiu)在(zai)另一(yi)(yi)側面的(de)白紙屏上形成一(yi)(yi)條彩(cai)色(se)的(de)光(guang)(guang)(guang)帶(dai)，其顏(yan)色(se)的(de)排列是(shi)靠近(jin)(jin)棱(leng)鏡頂(ding)角端(duan)(duan)是(shi)紅色(se)，靠近(jin)(jin)底邊的(de)一(yi)(yi)端(duan)(duan)是(shi)紫色(se)，中(zhong)間依次是(shi)橙黃綠藍(lan)靛，這樣的(de)光(guang)(guang)(guang)帶(dai)叫光(guang)(guang)(guang)譜。光(guang)(guang)(guang)譜中(zhong)每一(yi)(yi)種色(se)光(guang)(guang)(guang)不(bu)(bu)能再分解出(chu)其他色(se)光(guang)(guang)(guang)，稱它為(wei)單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)。由單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)混合而(er)成的(de)光(guang)(guang)(guang)叫復色(se)光(guang)(guang)(guang)。自(zi)然界中(zhong)的(de)太陽光(guang)(guang)(guang)、白熾電(dian)燈和(he)日光(guang)(guang)(guang)燈發出(chu)的(de)光(guang)(guang)(guang)都是(shi)復色(se)光(guang)(guang)(guang)。在(zai)光(guang)(guang)(guang)照到物(wu)體(ti)(ti)上時，一(yi)(yi)部(bu)分光(guang)(guang)(guang)被(bei)物(wu)體(ti)(ti)反射(she)，一(yi)(yi)部(bu)分光(guang)(guang)(guang)被(bei)物(wu)體(ti)(ti)吸收(shou)。如果物(wu)體(ti)(ti)是(shi)透(tou)(tou)明的(de)，還有(you)一(yi)(yi)部(bu)分透(tou)(tou)過物(wu)體(ti)(ti)。不(bu)(bu)同(tong)物(wu)體(ti)(ti)，對不(bu)(bu)同(tong)顏(yan)色(se)的(de)反射(she)、吸收(shou)和(he)透(tou)(tou)過的(de)情況不(bu)(bu)同(tong)，因此(ci)呈現不(bu)(bu)同(tong)的(de)色(se)彩(cai)。

光波都有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)，光的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)是由光波的(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)決(jue)定的(de)(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)可見光區域，紅(hong)光頻率(lv)最(zui)小(xiao)，紫光的(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)最(zui)大，各種頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)光在(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)傳播(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)都相(xiang)(xiang)同(tong)，等于(yu)3.0×108m/s。但是不同(tong)頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)單色(se)光，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)(zhong)傳播(bo)(bo)時由于(yu)與(yu)介(jie)質相(xiang)(xiang)互作用，傳播(bo)(bo)速度(du)都比在(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)小(xiao)，并(bing)且速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)互不相(xiang)(xiang)同(tong)。介(jie)質對紅(hong)光的(de)(de)(de)(de)(de)折射(she)率(lv)小(xiao)，對紫光的(de)(de)(de)(de)(de)折率(lv)大。當不同(tong)色(se)光以相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)入射(she)角(jiao)射(she)到三棱鏡上(shang)，紅(hong)光發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)偏折最(zui)少，它在(zai)(zai)光譜中(zhong)(zhong)處在(zai)(zai)靠近頂角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)端。紫光的(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)大，在(zai)(zai)介(jie)質中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)折射(she)率(lv)大，在(zai)(zai)光譜中(zhong)(zhong)也就排(pai)列在(zai)(zai)最(zui)靠近棱鏡底邊的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)端。

夏天(tian)雨(yu)后(hou)，在朝著(zhu)太陽那(nei)一(yi)邊(bian)的(de)天(tian)空上(shang)，常(chang)常(chang)會(hui)出現(xian)彩色(se)(se)的(de)圓弧，這就(jiu)是虹。形成虹的(de)原因(yin)就(jiu)是下雨(yu)以(yi)后(hou)，天(tian)上(shang)懸浮著(zhu)很多極小(xiao)的(de)水(shui)滴(di)(di)，太陽光沿著(zhu)一(yi)定角(jiao)度射(she)入，就(jiu)在這些(xie)小(xiao)水(shui)滴(di)(di)中(zhong)發生了(le)色(se)(se)散(san)，朝著(zhu)小(xiao)水(shui)滴(di)(di)看過(guo)去(qu)，就(jiu)會(hui)出現(xian)彩色(se)(se)的(de)虹。虹的(de)顏色(se)(se)是紅(hong)色(se)(se)在外，紫色(se)(se)在內，依(yi)次排列。

歷史研究

中國古代

中國(guo)古(gu)代對光(guang)(guang)的色(se)散現象(xiang)(xiang)的認識最早起源于對自然色(se)散現象(xiang)(xiang)——虹的認識。虹，是(shi)太陽光(guang)(guang)沿(yan)著一(yi)(yi)定角度(du)射入空氣中的水(shui)滴所引起的比較復(fu)雜的由折射和反射造成(cheng)的一(yi)(yi)種色(se)散現象(xiang)(xiang)。

中(zhong)國早在(zai)(zai)殷代(dai)甲骨文里就有(you)了(le)關于虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)記(ji)(ji)載。當時把(ba)“虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)”字寫成“絳”。戰國時期《楚辭》中(zhong)有(you)把(ba)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)分為“五色(se)(se)(se)(se)”的(de)(de)記(ji)(ji)載。東漢(han)蔡邕（132~192年）在(zai)(zai)《月(yue)令章句》中(zhong)對(dui)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)形成條件和(he)所(suo)在(zai)(zai)方位作了(le)描述。唐(tang)初孔穎達（574~648年）在(zai)(zai)《禮記(ji)(ji)注疏》中(zhong)粗略(lve)地(di)揭示出虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學成因(yin)：“若云薄漏日(ri)，日(ri)照雨(yu)滴(di)(di)則生(sheng)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)”說(shuo)明虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)是(shi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)照射雨(yu)滴(di)(di)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)一(yi)種自然現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)。公(gong)元八(ba)世紀中(zhong)葉，張(zhang)志和(he)（744~773年）在(zai)(zai)《玄真子·濤之靈》中(zhong)第一(yi)次(ci)用實(shi)驗(yan)方法研究了(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)，而(er)(er)(er)且是(shi)第一(yi)次(ci)有(you)意識地(di)進行的(de)(de)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)(se)(se)(se)散實(shi)驗(yan)：“背日(ri)噴呼水成虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)霓之狀，而(er)(er)(er)不可(ke)直(zhi)也，齊乎影也”。唐(tang)代(dai)以后，不斷有(you)人(ren)重復(fu)類似的(de)(de)實(shi)驗(yan)，如南宋朝蔡卞進行了(le)一(yi)個模擬(ni)“日(ri)照雨(yu)滴(di)(di)”的(de)(de)實(shi)驗(yan)，把(ba)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)和(he)日(ri)月(yue)暈現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)聯系起來(lai)，有(you)意說(shuo)明虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)的(de)(de)產(chan)生(sheng)是(shi)一(yi)種色(se)(se)(se)(se)散過(guo)程，并指(zhi)出了(le)虹(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)和(he)陽光(guang)(guang)(guang)(guang)位置(zhi)之間的(de)(de)關系。南宋程大昌（1123~1195年）在(zai)(zai)《演(yan)繁(fan)露(lu)》中(zhong)記(ji)(ji)述了(le)露(lu)滴(di)(di)分光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)，并指(zhi)出，日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過(guo)一(yi)個液滴(di)(di)也能化(hua)為多種顏色(se)(se)(se)(se)，實(shi)際是(shi)色(se)(se)(se)(se)散，而(er)(er)(er)這(zhe)種顏色(se)(se)(se)(se)不是(shi)水珠本身所(suo)具(ju)有(you)，而(er)(er)(er)是(shi)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)所(suo)著(zhu)，這(zhe)就明確指(zhi)出了(le)日(ri)光(guang)(guang)(guang)(guang)中(zhong)包含有(you)數種顏色(se)(se)(se)(se)，經過(guo)水珠的(de)(de)作用而(er)(er)(er)顯現(xian)(xian)(xian)出來(lai)，可(ke)以說(shuo)，他已接觸到色(se)(se)(se)(se)散的(de)(de)本質了(le)。

在我國(guo)(guo)從晉代(dai)開始，許(xu)多典籍都(dou)(dou)記(ji)載了晶(jing)(jing)體的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)。如記(ji)載過孔雀(que)毛及某種昆蟲表(biao)(biao)皮在陽光(guang)下不斷變色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)，云母片向(xiang)日舉之(zhi)可觀(guan)察到各種顏色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)光(guang)。李時珍也(ye)曾指出較大(da)的(de)(de)(de)(de)六棱(leng)形水晶(jing)(jing)和(he)較小的(de)(de)(de)(de)水晶(jing)(jing)珠(zhu)，都(dou)(dou)能形成色(se)(se)(se)散(san)。到了明(ming)(ming)末，方(fang)以(yi)智(zhi)（1611~1671年）在所著《物(wu)理小識(shi)(shi)》中(zhong)綜合前(qian)人研究的(de)(de)(de)(de)成果，對色(se)(se)(se)散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)作了極精彩(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)概括，他(ta)把帶棱(leng)的(de)(de)(de)(de)自然晶(jing)(jing)體和(he)人工燒制的(de)(de)(de)(de)三棱(leng)晶(jing)(jing)體將(jiang)白光(guang)分成五色(se)(se)(se)，與(yu)向(xiang)日噴(pen)水而成的(de)(de)(de)(de)五色(se)(se)(se)人造虹、日光(guang)照(zhao)射飛泉(quan)產生的(de)(de)(de)(de)五色(se)(se)(se)現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)，以(yi)及虹霓之(zhi)彩(cai)(cai)、日月之(zhi)暈(yun)、五色(se)(se)(se)之(zhi)云等自然現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)聯系起來，認(ren)為(wei)“皆同此(ci)理”即都(dou)(dou)是白光(guang)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)散(san)。所有這些(xie)都(dou)(dou)表(biao)(biao)明(ming)(ming)中(zhong)國(guo)(guo)明(ming)(ming)代(dai)以(yi)前(qian)對色(se)(se)(se)散(san)現(xian)象(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)本質已(yi)有了較全面的(de)(de)(de)(de)認(ren)識(shi)(shi)，但也(ye)反映(ying)中(zhong)國(guo)(guo)古(gu)代(dai)物(wu)理學知識(shi)(shi)大(da)都(dou)(dou)是零散(san)、經驗(yan)性的(de)(de)(de)(de)知識(shi)(shi)。

牛頓之前

在(zai)(zai)光(guang)(guang)學(xue)發(fa)(fa)展的(de)(de)早期，對(dui)顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)解釋(shi)顯得特(te)別困難。在(zai)(zai)牛頓以前(qian)，歐洲人對(dui)顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)認識流(liu)行著亞里士(shi)多(duo)德的(de)(de)觀(guan)(guan)點。亞里士(shi)多(duo)德認為，顏(yan)色(se)(se)不(bu)是(shi)(shi)(shi)物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)客(ke)觀(guan)(guan)的(de)(de)性(xing)質(zhi)，而(er)是(shi)(shi)(shi)人們(men)主(zhu)觀(guan)(guan)的(de)(de)感(gan)覺(jue)，一切(qie)顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)形成都(dou)是(shi)(shi)(shi)光(guang)(guang)明(ming)與(yu)黑暗、白與(yu)黑按比例混合的(de)(de)結(jie)果。1663年(nian)波義(yi)耳(er)也曾研(yan)究(jiu)了物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)問題，他(ta)認為物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)并不(bu)是(shi)(shi)(shi)屬(shu)于物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)帶實(shi)質(zhi)性(xing)的(de)(de)性(xing)質(zhi)，而(er)是(shi)(shi)(shi)由(you)于光(guang)(guang)線在(zai)(zai)被照射的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)表面(mian)上發(fa)(fa)生(sheng)變(bian)異所(suo)(suo)引起的(de)(de)。能完全反(fan)射光(guang)(guang)線的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)呈(cheng)白色(se)(se)，完全吸收光(guang)(guang)線的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)體(ti)(ti)呈(cheng)黑色(se)(se)。另外還有不(bu)少科學(xue)家，如(ru)笛卡兒、胡克(ke)等也都(dou)討論過白光(guang)(guang)分散或(huo)聚集成顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)問題，但他(ta)們(men)都(dou)主(zhu)張紅(hong)色(se)(se)是(shi)(shi)(shi)大(da)大(da)地(di)濃縮(suo)了的(de)(de)光(guang)(guang)，紫(zi)光(guang)(guang)是(shi)(shi)(shi)大(da)大(da)地(di)稀(xi)釋(shi)了的(de)(de)光(guang)(guang)這樣一個(ge)復(fu)雜紊亂的(de)(de)理論。所(suo)(suo)以在(zai)(zai)牛頓以前(qian)，由(you)棱鏡產生(sheng)的(de)(de)折射被假定是(shi)(shi)(shi)實(shi)際上產生(sheng)了色(se)(se)，而(er)不(bu)是(shi)(shi)(shi)僅僅把(ba)已(yi)經存在(zai)(zai)的(de)(de)色(se)(se)分離開來。

探索研究

（1）設計并進(jin)行三棱鏡實驗

當白光(guang)通(tong)過(guo)無色玻璃和各(ge)種寶石的(de)碎(sui)片時，就(jiu)會(hui)形成鮮艷(yan)的(de)各(ge)種顏色的(de)光(guang)，這一事實早在(zai)牛(niu)頓(dun)的(de)幾個世(shi)紀(ji)之前就(jiu)已(yi)有了(le)(le)解，可是直到十七(qi)世(shi)紀(ji)中葉以后，才有牛(niu)頓(dun)通(tong)過(guo)實驗(yan)(yan)研究了(le)(le)這個問題。該實驗(yan)(yan)被評為“物(wu)理最美(mei)實驗(yan)(yan)”之一。

牛(niu)頓(dun)首先做(zuo)(zuo)了(le)一個(ge)(ge)有(you)名的(de)三棱(leng)鏡實驗(yan)，他(ta)在著作中記載道：“1666年初(chu)，我(wo)做(zuo)(zuo)了(le)一個(ge)(ge)三角形(xing)的(de)玻璃棱(leng)柱鏡，利用它來研究光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)顏(yan)(yan)色。為(wei)此，我(wo)把房間里弄成漆墨的(de)，在窗戶上做(zuo)(zuo)一個(ge)(ge)小孔，讓適量的(de)日光(guang)(guang)(guang)(guang)射(she)進來。我(wo)又把棱(leng)鏡放在光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)入口(kou)處(chu)，使(shi)折射(she)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)能夠射(she)到對面的(de)墻(qiang)上去，當我(wo)第一次看到由此而產(chan)生的(de)鮮(xian)明強(qiang)烈的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)色時，使(shi)我(wo)感到極大的(de)愉快。”通過這個(ge)(ge)實驗(yan)，在墻(qiang)上得到了(le)一個(ge)(ge)彩(cai)色光(guang)(guang)(guang)(guang)斑，顏(yan)(yan)色的(de)排列是(shi)紅、橙(cheng)、黃、綠、藍(lan)、靛、紫(zi)。牛(niu)頓(dun)把這個(ge)(ge)顏(yan)(yan)色光(guang)(guang)(guang)(guang)斑叫做(zuo)(zuo)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜。

（2）進(jin)一步設計實驗，獲得純(chun)光譜

牛(niu)頓在上述實驗中所得到的(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)是(shi)(shi)(shi)不(bu)純的(de)(de)，他(ta)認(ren)為(wei)(wei)光(guang)譜(pu)(pu)之所以(yi)不(bu)純是(shi)(shi)(shi)因為(wei)(wei)光(guang)譜(pu)(pu)是(shi)(shi)(shi)由一系列(lie)相互重疊的(de)(de)圓(yuan)形色(se)斑(ban)的(de)(de)像(xiang)所組成。牛(niu)頓為(wei)(wei)了獲得很(hen)純的(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)，便設計了一套光(guang)學儀器進(jin)行(xing)實驗。

用白(bai)(bai)光(guang)通(tong)過(guo)一透(tou)鏡(jing)(jing)后(hou)照亮狹縫S，狹縫后(hou)放一會聚透(tou)鏡(jing)(jing)（凸透(tou)鏡(jing)(jing)）以(yi)(yi)(yi)便形成狹縫S的像S‘。然后(hou)在(zai)透(tou)鏡(jing)(jing)的光(guang)路上放一個棱鏡(jing)(jing)。結果(guo)光(guang)通(tong)過(guo)棱鏡(jing)(jing)因偏轉(zhuan)角度(du)(du)不(bu)同而(er)被分(fen)開(kai)，以(yi)(yi)(yi)至在(zai)白(bai)(bai)色光(guang)屏上形成一個由紅到紫(zi)的光(guang)譜(pu)(pu)帶。這個光(guang)譜(pu)(pu)帶是由一系列彼此鄰接的狹縫的彩色像組成的。若狹縫做(zuo)得很窄，重疊現象就可以(yi)(yi)(yi)減小到最低(di)限(xian)度(du)(du)，因而(er)光(guang)譜(pu)(pu)也變得很純。

（3）牛頓提(ti)出解釋光譜的理論

牛(niu)頓為(wei)了解釋(shi)三棱(leng)鏡(jing)實(shi)驗中(zhong)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)分解現(xian)象(xiang)，認為(wei)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)是由各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)(tong)顏(yan)色光(guang)(guang)(guang)(guang)組成(cheng)的(de)(de)(de)，玻璃對各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)色光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射率不(bu)同(tong)(tong)，當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過棱(leng)鏡(jing)時，各(ge)(ge)色光(guang)(guang)(guang)(guang)以不(bu)同(tong)(tong)角度折(zhe)(zhe)射，結果就被分開成(cheng)顏(yan)色光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)。白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過棱(leng)鏡(jing)時，向棱(leng)鏡(jing)的(de)(de)(de)底(di)邊偏折(zhe)(zhe)，紫光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折(zhe)(zhe)最(zui)大(da)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)偏折(zhe)(zhe)最(zui)小。棱(leng)鏡(jing)使白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)分開成(cheng)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)色光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)叫(jiao)做色散。嚴格地說，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)有很多(duo)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)顏(yan)色的(de)(de)(de)細線，它們(men)都極平滑(hua)地融在(zai)相鄰的(de)(de)(de)細線里，以至使人(ren)覺察不(bu)到(dao)它的(de)(de)(de)界限。

（4）設計實(shi)驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證上述理論的正確性

為了進(jin)一(yi)步研究光的(de)顏(yan)色，驗證(zheng)上述理(li)論的(de)正確性，牛頓(dun)又做了另(ling)一(yi)個實(shi)驗。

牛(niu)(niu)頓(dun)在觀(guan)察光(guang)(guang)(guang)譜(pu)的(de)(de)屏(ping)幕DE上打一(yi)(yi)(yi)小(xiao)孔(kong)(kong)，再(zai)(zai)(zai)在其后放一(yi)(yi)(yi)有小(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)屏(ping)幕de，讓通(tong)過此(ci)小(xiao)孔(kong)(kong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)是(shi)具有某種(zhong)顏色(se)的(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)(guang)。牛(niu)(niu)頓(dun)在這(zhe)個光(guang)(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)路徑上再(zai)(zai)(zai)放上第二個棱鏡(jing)abc，它(ta)的(de)(de)后面再(zai)(zai)(zai)放一(yi)(yi)(yi)個新的(de)(de)觀(guan)察屏(ping)V。實驗(yan)表明，第二個棱鏡(jing)abc只是(shi)把這(zhe)個單色(se)光(guang)(guang)(guang)束(shu)整個地偏轉(zhuan)一(yi)(yi)(yi)個角(jiao)度(du)(du)，而(er)并(bing)不(bu)改變光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)顏色(se)。實驗(yan)中，牛(niu)(niu)頓(dun)轉(zhuan)動(dong)第一(yi)(yi)(yi)個棱鏡(jing)ABC，使光(guang)(guang)(guang)譜(pu)中不(bu)同(tong)顏色(se)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通(tong)過DE和de屏(ping)上的(de)(de)小(xiao)孔(kong)(kong)，在所有這(zhe)些情(qing)況下，這(zhe)些不(bu)同(tong)顏色(se)的(de)(de)單色(se)光(guang)(guang)(guang)都(dou)不(bu)能被第二個棱鏡(jing)再(zai)(zai)(zai)次分解，它(ta)們各自通(tong)過第二個檢鏡(jing)后都(dou)只偏轉(zhuan)一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)，而(er)且發現，對(dui)于不(bu)同(tong)顏色(se)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)偏轉(zhuan)的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)不(bu)同(tong)。

通過這些(xie)實驗，牛頓得出(chu)結(jie)論：白(bai)光能(neng)分解成不(bu)同顏色的(de)(de)光，這些(xie)光已(yi)是(shi)單色的(de)(de)了，棱鏡不(bu)能(neng)再分解它們。

（5）單(dan)色光復合為白(bai)光的實驗(yan)

白光(guang)(guang)(guang)既(ji)然能(neng)分解為(wei)單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)，那么單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)是否也(ye)可(ke)復合為(wei)白光(guang)(guang)(guang)呢”為(wei)此牛(niu)頓進(jin)行(xing)實(shi)驗(yan)。把光(guang)(guang)(guang)譜成(cheng)在(zai)一(yi)排小的(de)矩形(xing)平(ping)面鏡上，就可(ke)使光(guang)(guang)(guang)譜的(de)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)重新復合為(wei)白光(guang)(guang)(guang)。調節各(ge)平(ping)面鏡與(yu)入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)的(de)夾角，使各(ge)反射(she)光(guang)(guang)(guang)都落(luo)在(zai)光(guang)(guang)(guang)屏(ping)的(de)同一(yi)位置上，這樣(yang)就得到一(yi)個(ge)白色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)班。

牛頓指出，還可(ke)以(yi)用(yong)另一種方法把色(se)光重新復合(he)為(wei)白(bai)光。把光譜畫在圓盤上(shang)(shang)成(cheng)扇形，然后高速旋轉這(zhe)(zhe)個圓盤，圓盤就呈(cheng)現(xian)白(bai)色(se)。這(zhe)(zhe)種實驗效(xiao)果一般稱(cheng)為(wei)“視(shi)(shi)覺(jue)(jue)暫留(liu)效(xiao)應”。眼睛視(shi)(shi)網膜上(shang)(shang)所(suo)成(cheng)的像(xiang)消失后，大(da)腦還可(ke)以(yi)把印象保留(liu)零點幾秒種。從(cong)而，大(da)腦可(ke)將迅速變化(hua)的色(se)像(xiang)復合(he)在一起，就形成(cheng)一個靜止的白(bai)色(se)像(xiang)。在電(dian)視(shi)(shi)屏(ping)(ping)幕上(shang)(shang)或電(dian)影屏(ping)(ping)幕上(shang)(shang)，我(wo)們能(neng)夠(gou)看到連續的圖像(xiang)，其(qi)原因也正在于利用(yong)了人的“視(shi)(shi)覺(jue)(jue)暫留(liu)效(xiao)應”。

（6）牛頓對光的色(se)散研究成果

牛頓通過一(yi)系列的色散(san)實驗(yan)和理論研究(jiu)，把(ba)結果歸納為(wei)幾條，其要點如下：

①光(guang)線隨著它的折射率不(bu)同而顏色各異。顏色不(bu)是光(guang)的變樣，而是光(guang)線本(ben)來就固(gu)有(you)的性質。

②同(tong)一(yi)顏色屬于同(tong)一(yi)折(zhe)射率，反之亦然。

③顏色的種類和(he)折射的程度為光線(xian)所固有，不因折射、反(fan)射和(he)其(qi)它任何原因而變(bian)化。

④必須區別本(ben)來單純的(de)顏色(se)和由(you)它們復合而成的(de)顏色(se)。

⑤不存(cun)在(zai)自身為白(bai)色(se)的光(guang)線。白(bai)色(se)是由一切顏色(se)的光(guang)線適當混合而(er)產生的。事(shi)實(shi)上，可以(yi)進行把光(guang)譜(pu)的顏色(se)重新合成而(er)得到白(bai)光(guang)的實(shi)驗(yan)。

⑥根據(ju)以上各條，可(ke)以解釋三棱(leng)鏡使光(guang)產生顏(yan)色原(yuan)因與虹的原(yuan)理等。

⑦自然物(wu)的(de)顏(yan)色是由(you)于該物(wu)質(zhi)對某(mou)種光(guang)線反射得多，而對其(qi)他光(guang)線反射得少的(de)原因。

⑧由此可(ke)知，顏(yan)色是光（各種射線(xian)）的(de)質，因而光線(xian)本(ben)身不可(ke)能是質。因為顏(yan)色這樣的(de)質起源于光之中，

（7）牛頓對于(yu)光的(de)色散現(xian)象(xiang)的(de)研(yan)究(jiu)方法的(de)特點

從以(yi)上可看(kan)出牛頓在(zai)對光(guang)(guang)的(de)色散研(yan)究(jiu)(jiu)中，采用了實(shi)驗歸納——假說理(li)論(lun)——實(shi)驗檢驗的(de)典型的(de)物理(li)規律(lv)的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)方(fang)法，并滲透著分析的(de)方(fang)法（把白(bai)光(guang)(guang)分解為(wei)單色光(guang)(guang)研(yan)究(jiu)(jiu)）和綜合的(de)方(fang)法（把單色光(guang)(guang)復合為(wei)白(bai)光(guang)(guang)）等物理(li)學研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)方(fang)法。

光(guang)的(de)色(se)散(san)說(shuo)明了光(guang)具有波動(dong)性。因為色(se)散(san)是(shi)光(guang)的(de)成分（不同色(se)光(guang)）折射(she)率(lv)不同引起的(de)，而折射(she)率(lv)由波的(de)頻率(lv)決定(ding)。

光(guang)具(ju)有(you)粒子(zi)性最典(dian)型(xing)的例子(zi)就是(shi)光(guang)電效應。

現象舉例

虹

夏(xia)(xia)天雨后(hou)，在(zai)和太陽(yang)相(xiang)對著(zhu)的(de)方向，常常會出現彩(cai)色(se)(se)(se)的(de)圓弧，這(zhe)就(jiu)是(shi)虹(hong)(hong)。我們又(you)統(tong)稱彩(cai)虹(hong)(hong)。形(xing)成虹(hong)(hong)的(de)原因(yin)就(jiu)是(shi)下(xia)雨以后(hou)，天上懸浮著(zhu)很多極小(xiao)的(de)水滴，太陽(yang)光沿(yan)著(zhu)一(yi)定角度射入，這(zhe)些小(xiao)水滴就(jiu)發生了色(se)(se)(se)散，朝著(zhu)小(xiao)水滴看過去，就(jiu)會出現彩(cai)色(se)(se)(se)的(de)虹(hong)(hong)。色(se)(se)(se)彩(cai)一(yi)般為(wei)七彩(cai)色(se)(se)(se)，從外(wai)至(zhi)內分別為(wei)：赤(chi)、橙(cheng)、黃、綠(lv)(lv)、藍(lan)(lan)、靛(dian)、紫。在(zai)中國，也(ye)常有“紅橙(cheng)黃綠(lv)(lv)青(qing)藍(lan)(lan)紫”的(de)說法。（其實這(zhe)是(shi)一(yi)種光的(de)色(se)(se)(se)散現象。）毛澤(ze)東曾(ceng)于1933年夏(xia)(xia)所作一(yi)詞描繪了彩(cai)虹(hong)(hong)的(de)色(se)(se)(se)彩(cai)：“赤(chi)橙(cheng)黃綠(lv)(lv)青(qing)藍(lan)(lan)紫，誰(shui)持彩(cai)練當(dang)空(kong)舞。雨后(hou)復斜陽(yang)，關山陣(zhen)(zhen)陣(zhen)(zhen)蒼……”

霓

有時在虹(hong)(hong)的外(wai)側還(huan)能看到第二道(dao)虹(hong)(hong)，光(guang)彩比第一道(dao)虹(hong)(hong)稍淡，色序是外(wai)紫內紅。稱為副(fu)虹(hong)(hong)或霓。

霓和虹的不同(tong)點僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)在于光線在雨(yu)點內產生二次(ci)內反射，因此光線通過雨(yu)滴后射到我(wo)們眼簾時(shi)，光弧色帶就與虹正(zheng)好相反。