光学世界的开拓者—牛顿的光学思想

2.光学世界的开拓者—牛顿的光学思想

牛顿在人类科学史上的贡献是多方面的，他的成就涉及力学、光学、数学、热学、哲学、神学等。他最主要的贡献是在力学上提出了三大运动定律和万有引力定律；在光学研究上，提出了光是由七色光组成的观点，发现并解释了“牛顿环”的干涉现象，制造出反射望远镜，同时，还继承和发展了“光的微粒学说”；在数学方面，他发现并运用微积分运算方法和无限级数理论等。他的代表著作有《自然哲学的数学原理》、《光学》等。下面，我们主要来看看牛顿在光学史上的研究，其伟大成就主要体现在三方面：

(1)白光是由各种不同颜色的光组成的。

牛顿曾经致力于光的本质和颜色现象的研究。1666年，他用三棱镜研究日光，通过实验提出以下光学观点：

①白光是由不同颜色即不同波长的光混合而成的，光的波长不同，其折射率也会不同。

②在可见光谱中，红光波长最长，因而折射率最小；紫光波长最短，则折射率最大。

牛顿在光学史上的这一重要发现，揭示了光色的秘密，奠定了光谱分析的基础。

（2）第一架反射望远镜样机和牛顿环。

牛顿喜欢自己动手制造出各种试验设备并进行实验。公元1668年，他制成了世界上第一架反射望远镜样机。公元1671年，牛顿把通过改进后的反射望远镜献给了皇家学会，由此名声大振，当选为英国皇家学会会员。反射望远镜的发明为现代大型光学天文望远镜奠定了基础。另外，“牛顿环”的发明是牛顿在光学中的另一成就。

三棱镜用来研究日光

（3）光的微粒说的继承和发展。

牛顿创立和发展了笛卡儿的微粒学说。他认为，光是由微粒形成的，且以最快的速度沿直线传播。光的微粒学说与稍后的光的波动说一起构成了光的两大基本理论。

牛顿望远镜

此外，牛顿还制作了色盘等多种光学仪器。1704年，他的《光学》一书出版，在书中，牛顿系统地阐述了他在光学方面的研究成果。

牛顿光学

知识小百科

苹果落地在中世纪1347-1345年，欧洲国家爆发了“黑死病”，几乎夺取了约四分之一的人口。300年之后，黑死病卷土重来，于是欧洲国家被迫紧急疏散城市人口，这样，正在剑桥大学三一学院读书的牛顿回到了他的家乡林肯郡的小村庄。此时的牛顿，为了排遣心中的苦闷，经常到他父亲的庄园里读书和散步。有一天，一个熟透了的苹果突然落了下来，这个苹果不偏不倚，正好打在牛顿头上，由此而引发了他的思考：“苹果为什么会落地呢？它为什么不向上跑而向下落呢？肯定是有什么力在牵引着它吧？”于是，牛顿在苹果落地的启发下，终于发现了万有引力，这大约是1666年的事情。

科学家的“痴情”

牛顿对于科学研究的专心几乎达到了“痴情”的地步。

据说，有一次牛顿煮鸡蛋，他一边看书一边干活，稀里糊涂地把一块怀表扔进了锅里，等到水煮开后，揭开锅盖一看，才知道自己错把怀表当鸡蛋煮了。

还有一次，一位到访的客人请他估价一具棱镜，牛顿一下子被这个可以用来做科学研究的奇妙小东西吸引住了，毫不迟疑地回答：“它是一件无价之宝！”。客人看到牛顿对棱镜爱不释手，当场表示愿意卖给他，还故意给出了一个高价。这时的牛顿，什么都没想，立即欣喜地把它买了下来。他的管家老太太知道后，为此生气地说：“咳，你这个笨蛋，你只要照玻璃的重量折一个价就行了！”