牛顿的《关于光和色的新理论》有什么新发现?
《关于光和色的新理论》是牛顿在1682年发表的著名论文。在这篇论文之中,牛顿阐述了他的新发现,建立了白光形成的新理论。这一理论奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。
1682年,牛顿发表了著名的论文《关于光和色的新理论》。1704年,他又出版了他的重要著作《光学》。在他的论文和著作中,他阐述了“白光是由各种色光混合而成的”这一个重大的发现。牛顿为什么要说白光是由各种色光混合而成的呢?这是他通过多次实验而得出的结论。
1666年,牛顿亲手制作了两个光学质量很好的棱镜片,并设计了一个实验,来断定太阳光谱的形成是否是由于折射的不同。他将两个棱镜隔开一段距离放置,在它的中间放一个屏幕,屏幕中间开有一条垂直的狭缝。他再将房间的百叶窗放下,百叶窗上事先开有一个小洞。这时,房间里一片漆黑,只有小洞透出一束阳光。当阳光从这个小洞射向棱镜后,便透过棱镜色散成一条彩带并投射在屏幕上。牛顿将第一个棱镜转动了几次,使光谱的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七条色带,依次投射到狭缝上。这样,七种不同颜色的光又通过狭缝再投射到第二个棱镜上。奇怪的是,七种色光透过第二个棱镜的折射后虽然各自的折射角更大,但却不再展现出色带,而只显示各自的颜色。
牛顿仔细分析了这个实验,并经过了一段时间的思考,得出了这样的结论:白光是由折射能力各不相同的色光混合而成的。当白光透过棱镜时,由于各种色光的折射能力不同,于是“各奔东西”,造成这些色光彼此远离而形成一条七彩色带,彩虹就是这样形成的。对于其中的一种色光来说,由于它已经是单一成分了,即使再通过棱镜也不会造成色散,只不过在第二次透过棱镜后,折射得更厉害一些罢了。
为了证实这一新的发现,牛顿又做了一个实验。他在上述实验装置上作了一些变动:撤走了第二个棱镜和屏幕,在屏幕的位置上放一只很大的凸透镜,牛顿让经过第一个棱镜色散后的光谱投射到凸透镜上,结果所有七种颜色的光经过凸透镜后就汇聚成一束白光了。由此,他直观地显示出,白光是由这七色光混合而成的。
牛顿提出了白光形成的新理论后,他马上把这一理论运用到改进望远镜上。他成功地应用一种由凹凸透镜组合而成的望远镜,一举消除了色差。牛顿的这一发现,奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。