惠更斯跟牛頓在一起,牛頓跟有過節(jié)的惠更斯在討論一個(gè)實(shí)驗(yàn)。
惠更斯說:“光是波動(dòng)的,是一群波?!?br/>
牛頓搖搖頭說:“光是一堆粒子。這些粒子可以用棱鏡篩選出不同顏色的光子?!?br/>
惠更斯說:“棱鏡篩選出的都是光子,只不過他們有自己的波長(zhǎng),波長(zhǎng)不一樣?!?br/>
牛頓沒有多說什么,取來兩塊玻璃體,一塊是14英尺望遠(yuǎn)鏡用的平凸鏡,另一塊是50英尺左右望遠(yuǎn)鏡用的大型雙凸透鏡。在雙凸透鏡上放上平凸鏡,使其平面向下,當(dāng)把玻璃體互相壓緊時(shí),就會(huì)在圍繞著接觸點(diǎn)的周圍出現(xiàn)各種顏色,形成色環(huán)。
于是這些顏色又在圓環(huán)中心相繼消失。
牛頓對(duì)惠更斯說:“這個(gè)色環(huán),你觀察過嗎?”
惠更斯興奮的說:“頭一次看到?!?br/>
牛頓在壓緊玻璃體時(shí),在別的顏色中心最后現(xiàn)出的顏色,初次出現(xiàn)時(shí)看起來像是一個(gè)從周邊到中心幾乎均勻的色環(huán),再壓緊玻璃體時(shí),這色環(huán)會(huì)逐漸變寬,直到新的顏色在其中心現(xiàn)出。如此繼續(xù)下去,第三、第四、第五種以及跟著的別種顏色不斷在中心現(xiàn)出,并成為包在最內(nèi)層顏色外面的一組色環(huán),最后一種顏色是黑點(diǎn)。
如果抬起上面的玻璃體,使其離開下面的透鏡,色環(huán)的直徑就會(huì)偏小,其周邊寬度則增大,直到其顏色陸續(xù)到達(dá)中心,后來它們的寬度變得相當(dāng)大,就比以前更容易認(rèn)出和訓(xùn)別它們的顏色了。
牛頓說:“我測(cè)量了六個(gè)環(huán)的半徑在其最亮的部分測(cè)量,發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)規(guī)律:亮環(huán)半徑的平方值是一個(gè)由奇數(shù)所構(gòu)成的算術(shù)級(jí)數(shù),即1、3、5、7、9、11,而暗環(huán)半徑的平方值是由偶數(shù)構(gòu)成的算術(shù)級(jí)數(shù),即2、4、6、8、10、12。例凸透鏡與平板玻璃在接觸點(diǎn)附近的橫斷面,水平軸畫出了用整數(shù)平方根標(biāo)的距離:√1=1√2=141,√3=173,√4=2,√5=224等等?!?br/>
惠更斯笑說:“不錯(cuò),你的發(fā)現(xiàn)很有意思?!?br/>
牛頓說:“在這些距離處,我還觀察到交替出現(xiàn)的光的極大值和極小值?!?br/>
惠更斯細(xì)細(xì)的看著,牛頓繼續(xù)介紹說:“兩玻璃之間的垂直距離是按簡(jiǎn)單的算術(shù)級(jí)數(shù),1、2、3、4、5、6……增大的。這樣,知道了凸透鏡的半徑后,就很容易算出暗環(huán)和亮環(huán)處的空氣層厚度,牛頓當(dāng)時(shí)測(cè)量的情況是這樣的:用垂直入射的光線得到的第一個(gè)暗環(huán)的最暗部分的空氣層厚度為1189000英寸,將這個(gè)厚度的一半乘以級(jí)數(shù)1、3、5、7、9、11,就可以給出所有亮環(huán)的最亮部分的空氣層厚度,即為1178000,3178000,5178000,7178000……它們的算術(shù)平均值2178000,4178000,6178000……等則是暗環(huán)最暗部分的空氣層厚度?!?br/>
牛頓把裝置產(chǎn)生的干涉暗環(huán)半徑為公式寫出來了,等于√(krλ),其中k=0,1,2……
牛頓說:“我還用水代替空氣,從而觀察到色環(huán)的半徑將減小。他不僅觀察了白光的干涉條紋,而且還觀察了單色光所呈現(xiàn)的明間相間的干涉條紋。所以更加證實(shí)了光子是顆粒?!?br/>
惠更斯說:“這個(gè)裝置可以用來檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的準(zhǔn)確度.如果改變凸透鏡和平板玻璃間的壓力,能使其間空氣薄膜的厚度發(fā)生微小變化,條紋就會(huì)移動(dòng)。用此原理可以精密地測(cè)定壓力或長(zhǎng)度的微小變化?!?br/>
牛頓得意的說:“服不服?”
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