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【名家说第21期】继伽利略光学望眼镜之后，牛顿对光谱分析与反射望远镜又取得了伟大的突破

环球物理 · 公众号 · 物理 · 2017-05-01 22:25

正文

大家好，

这里是放眼宇宙世界、纵观物理发展、

科技人文共赏，环球物理

【名家说】！
上一节我们已经分享了牛顿贡献三

万有引力定律推导下的力学“框架体系”，

今天我们将继续跟大家分享

牛顿贡献四：光谱学与反射望远镜

下面我们来看牛顿的光学工作及其在邮票上的反映。牛顿在光学上的研究主要有两方面：

一是通过对折射时色散现象的研究，建立了颜色理论，确定白光是由各种单色光组成；二是

发明反射望远镜。布隆迪在2000年发行的空间探索史纪念张如图1-14上面有这二者：

边纸上是牛顿让光从小孔射入做光学实验，邮票上是牛顿的反射式望远镜，邮票上的法文文

字是“牛顿用一块透镜和一块抛物面镜发明了反射望远镜”。

在对色散和颜色的研究方面，早在1666年，牛顿就买了一块玻璃棱镜研究当时已为人

知的白光通过棱镜后出现的色散现象，如图1-15，德国1993，纪念牛顿诞生350周年，牛顿头像的背景是棱镜色散现象的光路，从右到左，还用红字写出了牛顿第二定律原来的形式（mυ） = F t；图1-16，英国2010，皇家学会成立350年，邮票上部有折射时色散造成的光谱，从红到紫，但是这个光谱并不是图中的光路造成的，那是透镜成像的光路；图1-17，蒙古1977，纪念牛顿逝世250年小版张中的一枚，图上是演示色散现象的光路，光的行进方向从左到右，但不见入射光，这个光路错

了，按照这个光路图，光从棱镜射出的一面是棱镜的一个侧面，那么棱镜的顶点就是光线出

射面的一个端点，不论棱镜顶点是上面那点还是下面那点，我们看到，不论光线从什么方向

入射，都是不会产生如图那样的出射光线的，光线穿过棱镜后总是折向底边方向。他继续

这方面的实验，让太阳光通过一小孔射入一暗室，像图1-18乌干达1987，伟大的科学

发现那样，通过两块棱镜。第一块棱镜把白光展宽成各个颜色的光，第二块棱镜若与第一块棱镜

同向放置，那么它只把各个颜色的光展得更宽，并不出现新的颜色。但如果像图1-18中那

样，把第二块棱镜反向放置，让各个颜色的光聚到一起，又得到白光。于是牛顿得出的结论

是：白光本身是由各个单色光按一定比例混合而成的，单色光是基本的，玻璃棱镜对不同颜

色的光折射的程度不同，因而把不同的色光分开。这和从亚里士多德以来的看法相反，原来

的看法是，白光是纯洁的单色光，是光的本质；而色光是白光发生某些变化而成。因此，牛

顿是光谱学的鼻祖。实际上，光谱（spectrum）这个词就是牛顿首先采用的。1672年，牛顿

向皇家学会提出论文《论光与色》，阐述了他的看法。

今天就先跟大家分享到这里，明天我们继续为大家分享——牛顿贡献五：宇宙天文学对后来航空航天的发展，同时我们也将分享晚年牛顿以及后人对他的评价。

《方寸格致》的介绍：

方寸，可跨越时空，可俯仰宇宙。

格致，需潜心治学，需蓦然顿悟。

然而，迥异的名词，却在这本《方寸格致》（原名《邮票上的物理学史》）中完美契合。

本书作者秦克诚先生自幼开始集邮，入读北京大学后，他将这一业余兴趣与专业志趣结合起来。经历新中国的建立，经历十年浩劫，也曾飘洋过海去斯坦福大学进修，去德国访问，无论何时何地，他始终坚持这一兴趣，集邮迄今已逾甲子轮回，占据了他年岁的近九成。

秦克诚先生崇尚古希腊璀璨的文明，更崇尚亚里士多德响彻云霄的“吾尤爱真理”的宣言；他热爱文艺复兴的波澜壮阔，不忘达芬奇神来之笔下的黄金分割；他赞美被苹果引发灵感的牛顿，也赞美牛顿同时代的群星荟萃；他向爱因斯坦的幽默与豁达致敬，尤其是72岁生日留影时伸出的舌头……这些都记录在一格一格的方寸之上，格物的态度、致知的精神，在方寸间追溯了古往今来，跨越了须弥芥子。

本书是秦先生毕生的蒐求，是艺术对科学的回响，也是赠予世界的礼物。

他的书曾经获得这样的评价：

诺贝尔奖得主杨振宁教授2006年7月5日主持吴大猷奖颁奖典礼时的讲话——

作者用深入浅出的文笔，把邮票上的物理事件、重要发现、主要人物和事件发生的经过，写成这本图文并茂的书，很有意思，这种科普书会影响很多人。

清华大学陈难先院士——

秦克诚的必然独到之处就在于是用他的心向读者作奉献的，他写的书当然和别人不会一样，因为他的工作条件没有别人那么好，但是他对物理和邮票坚持特有的兴趣和品味。它的命题，它的内容，它的陈述，它的意义都是与众不同的。创新来自积累和想象力，哪来条条框框可以套用？他今天写的和昨天写的也不会一样。