第一百零五章 牛頓環(光學)_數學心_思兔 
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第一百零五章 牛頓環(光學)(1 / 1)

惠更斯跟牛頓在一起,牛頓跟有過節的惠更斯在討論一個實驗。

惠更斯說“光是波動的,是一群波。”

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。”

惠更斯說“棱鏡篩選出的都是光子,隻不過他們有自己的波長,波長不一樣。”

牛頓沒有多說什麼,取來兩塊玻璃體,一塊是14英尺望遠鏡用的平凸鏡,另一塊是50英尺左右望遠鏡用的大型雙凸透鏡。在雙凸透鏡上放上平凸鏡,使其平麵向下,當把玻璃體互相壓緊時,就會在圍繞著接觸點的周圍出現各種顏色,形成色環。

於是這些顏色又在圓環中心相繼消失。

牛頓對惠更斯說“這個色環,你觀察過嗎?”

惠更斯興奮的說“頭一次看到。”

牛頓在壓緊玻璃體時,在彆的顏色中心最後現出的顏色,初次出現時看起來像是一個從周邊到中心幾乎均勻的色環,再壓緊玻璃體時,這色環會逐漸變寬,直到新的顏色在其中心現出。如此繼續下去,第三、第四、第五種以及跟著的彆種顏色不斷在中心現出,並成為包在最內層顏色外麵的一組色環,最後一種顏色是黑點。

如果抬起上麵的玻璃體,使其離開下麵的透鏡,色環的直徑就會偏小,其周邊寬度則增大,直到其顏色陸續到達中心,後來它們的寬度變得相當大,就比以前更容易認出和訓彆它們的顏色了。

牛頓說“我測量了六個環的半徑(在其最亮的部分測量),發現這樣一個規律亮環半徑的平方值是一個由奇數所構成的算術級數,即1、3、5、7、9、11,而暗環半徑的平方值是由偶數構成的算術級數,即2、4、6、8、10、12。例凸透鏡與平板玻璃在接觸點附近的橫斷麵,水平軸畫出了用整數平方根標的距離√11√2141,√3173,√42,√5224等等。”

惠更斯笑說“不錯,你的發現很有意思。”

牛頓說“在這些距離處,我還觀察到交替出現的光的極大值和極小值。”

惠更斯細細的看著,牛頓繼續介紹說“兩玻璃之間的垂直距離是按簡單的算術級數,1、2、3、4、5、6……增大的。這樣,知道了凸透鏡的半徑後,就很容易算出暗環和亮環處的空氣層厚度,牛頓當時測量的情況是這樣的用垂直入射的光線得到的第一個暗環的最暗部分的空氣層厚度為1英寸,將這個厚度的一半乘以級數1、3、5、7、9、11,就可以給出所有亮環的最亮部分的空氣層厚度,即為1,3,5,7……它們的算術平均值2,4,6……等則是暗環最暗部分的空氣層厚度。”

牛頓把裝置產生的乾涉暗環半徑為公式寫出來了,等於√krλ,其中k0,1,2……

牛頓說“我還用水代替空氣,從而觀察到色環的半徑將減小。他不僅觀察了白光的乾涉條紋,而且還觀察了單色光所呈現的明間相間的乾涉條紋。所以更加證實了光子是顆粒。”

惠更斯說“這個裝置可以用來檢驗光學元件表麵的準確度.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生微小變化,條紋就會移動。用此原理可以精密地測定壓力或長度的微小變化。”

牛頓得意的說“服不服?”

惠更斯說“按理說,光的波動性的最好證明之一,你恰恰證實了我的結構。”

牛頓看著‘執迷不悟’的惠更斯,帶著狡辯的語氣說“光是一束通過窨高速運動的粒子流,是一陣容易反射,一陣容易透射的一種詭異粒子。”

惠更斯說“什麼亂七八糟的,明明是波動性,你為什麼要用這種詭異的方法來解釋。我承認你的牛頓環做的很好,但是光是波動的。”

牛頓繼續說“每條光線在通過任何折射麵時都要進入某種短暫的狀態,這種狀態在光線得進過程中每隔一定時間又複原,並在每次複原時傾向於使光線容易透過下一個折射麵,在兩次複原之間,則容易被下一個折射麵的反射。”

惠更斯說“這是什麼狗屁說法?”

牛頓繼續耐心的解釋說“每次返回和下一次返回之間所經過的距離稱為陣發的間隔。”

惠更斯無語了,滿腔怒火的說“承認了吧。你所說的“陣發的間隔”就是波動中所說的波長。”牛頓卻含糊地說“肯定不是波!”

惠更斯說“那你說說看,這到底是什麼?”

牛頓說“至於這是什麼作用或傾向,它就是光線的圓圈運動或振動,還是介質或彆的什麼東西的圓圈運動或振動,我這裡就不去探討了。”

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