历史上的今天，1727年3月31日，艾萨克·牛顿爵士（Sir Isaac Newton）在睡梦中于伦敦辞世。牛顿是英国的著名物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》《光学》等著作。他作为有功于国家的伟人，葬于威斯敏斯特教堂，成为史上第一个获得国葬的自然科学家。他的墓碑上镌刻着：让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在。

1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生于英格兰的科尔斯沃斯村畔伍尔索普。1661年6月，18岁的牛顿进入剑桥三一学院学习，在剑桥期间，他广泛阅读了数学、力学、天文学等新科学和许多著名著作。运用实验磨制三棱镜检验笛卡尔《屈光学》中的光学理论，并记录心得，即现在剑桥保存的《三一学院笔记》。

(相关资料图)

少年牛顿喜欢阅读带有各种简单机械模型制作方法的读物，通过阅读约翰·贝特《自然与艺术的奥秘》一书，他了解到许多机器的制作原理，从中受到启发。牛顿试图通过混合几种现有的颜色来制作各种彩色墨水和颜料，这可能也为多年后他在处理光的颜色问题时打下了基础。少年时的经历不仅开拓了他的视野，更培养了他的创造性思维和刻苦努力的意志。这些为他成为非常伟大的哲学家和物理学家打下坚实的基础。

在光学上，牛顿成就满满。他发明了反射望远镜，牛顿用2.5厘米的金属磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前放了一个与主镜成45°的反射镜。经主镜反射后的会聚光，再被反射镜以90°反射出镜筒后到达眼睛。现在，这类构造的望远镜被称为牛顿式反射望远镜。它的球面镜虽然会产生一定的象差，但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功。并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。牛顿认为光是由十分微小的粒子组成的，而普通物质是由较粗微粒组成。

《光学》

《光学》是牛顿在光学研究上的重要著作。是研究光的行为和性质的物理学科。通过《光学》，牛顿阐述了光的直射、反射、折射和拐折等现象，揭示日光是由各种颜色的光混合而成，为光学的发展奠定了坚实的基础。光的传播、干涉、衍射、通信等科学奥秘对当代学生认识世界具有重要意义。

对色彩的探索

光不是相似的或均匀的，而是由不同的光线组成的，其中有些比另一些更可折射。但同样的入射到同一媒质上的那些光线，有的要比其他的折射得更厉害些，这不是任何玻璃的功能，也不是其他外来原因造成的，而是每一条特殊的光线必须经受特殊程度的折射这样一种内在的倾向所致。

牛顿磨制三棱镜并使阳光折射到墙上，观察它是椭圆形的。而根据折射定律，它应该是圆形的。牛顿经过这些实验后，他根据实验中显示的图像做出设想和推断：即如果让每一种来自太阳的可折射相同的光线单独存在，那么经过折射后是否也能在屏幕上显示出一个与太阳相似的圆。其中依据每种色光的不同折射率可以形成如图所示太阳光谱的形状：

太阳每发出一种颜色就会形成一个圆形，这些圆按照折射程度在P-T之间依次排序，彼此之间相互影响。当缩小太阳光入射孔到一定程度。就可以把太阳光每种颜色分开。可以得到AG-BH-CI-DK-EL-FM所表示的光谱带。牛顿让光经过小孔投射到棱镜上使光分开。得出单色光经折射永久不变的结论。他将展现不同的光命名光谱。这是他在光中寻找宇宙的密码和钥匙。

1672年2月8日，牛顿的第一篇光学论文《关于光和颜色的新理论》在皇学会上宣读，论文中提出的观点：关于光的色散现象和颜色理论是颠覆性的，它改变了自古以来人们对光与颜色问题的传统认识，在世界科学发展史上具有里程碑式的意义。

牛顿的思维还不止于此。他还得出结论：使用棱镜折射的望远镜会有折射造成的色差效应，会对大型望远镜造成严重影响。为回避这一问题，他设计了反射望远镜。科学思维不但能坐而论道，还能起而行之，得出有实际意义的指导意见。

我们来尝试一下牛顿用三棱镜将白色的光分成多种颜色的实验

1.把三角棱镜产生的光谱投射到一个平板上；

2.在平板上开小孔，使不同颜色的光通过不同的小孔，控制小孔的开合，一次只允许一种颜色的光通过小孔；

3.把通过小孔的光投射到第二个棱镜上。

光的波长决定了我们看到的颜色。它以某一角度射入玻璃时，光的速度减缓并且改变了方向。在棱镜里，每种颜色的光以不同的速度移动。在玻璃中紫光由我们可见的最短的光波传递，红光是波长最长的光。速度的改变，使不同的光分开。让不同的光朝着不同的方向运动前进。这是光谱分析的基础。

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