【兒童科普】《世界偉大發明家》給孩子的科學啟蒙 發明家的故事，牛頓 愛因斯坦 法拉第 伽利略 萊特 貝爾等 P3 - 第3節：牛頓

有時候陽光是白色的 有時候陽光是七彩的 你想過這是爲什麼嗎? 今天我們就來探索一下光的祕密 揭祕它的人就是大名鼎鼎的 埃塞克·牛頓 你不知道牛頓嗎? 他可是科學界數一數二的天才 他的最大興趣就是解密自然現象 比如說蘋果爲什麼會掉到地上? 當古人還以爲這一切是神仙使然時 他已經用科學知識參透了一切 所以他被公認是人類歷史上最偉大 最有影響力的科學家之一 那你想知道他是如何破解光的祕密嗎? 請看科學家牛頓的科學故事 沒有光 我們只能生活在黑暗的世界裏 所以在很久以前人們就開始關注光 他們對陽光到底是什麼顏色的問題爭論不休 沒有一個人的答案能夠讓大家接受 直到牛頓做出了著名的分光實驗 光的祕密終於被揭開 據說那一年英國鬧瘟疫 正在大學學習的牛頓被迫回到農村 在農村的日子本該很悠閒 但牛頓一天也沒有休息 因爲懷揣着對世界萬物強烈的好奇 他夢想着搞清楚世界是如何運轉的 他不輕易相信別人的理論 除非有足夠的事實可以驗證 第一步 把白光變成七色光 這一天他把注意力放到了陽光上 那時候的人都說 白色陽光是宇宙中最純淨的 而有時候出現的七彩陽光 是因爲光與玻璃 棱鏡或雲層 發生了什麼神祕的反應 牛頓想 陽光到底是什麼顏色呢 這些人說的是對的嗎 抱着這樣的好奇心 他找來了三棱鏡 想驗證一下 他先在窗子上開了一個小孔 關閉了屋子裏所有的光源 那個小孔正好能漏進來一束光線 他把一塊三棱鏡放在光的入側某處 把陽光反射到對面的牆上 那牆上馬上就出現了漂亮的色彩 不再是單一的白色 而是紅 橙 黃 綠 藍 電子 依次排列的七色光 第二步 驗證七色光 看着絢麗的七色光 牛頓陷入了沉思 這七種顏色的光 難道真是白色陽光 與三棱鏡反應所生成的嗎 爲了解答這個問題 聰明的牛頓想出了一個好主意 如果光能與三棱鏡發生反應 那麼讓七色光中每一種顏色的光 單獨通過三棱鏡 也會再次發生反應 可如果單一顏色光沒有改變 就意味着那些人的說法並不正確 按照這個思路 牛頓這次拿出了兩塊三棱鏡 並在兩塊三棱鏡之間 放一個帶小孔的瓶 來回轉動第一塊三棱鏡 就可以讓不同顏色的光 單獨穿過這個小孔 透過小孔出來的就是單一顏色光 然後再讓這個光通過第二塊三棱鏡 牛頓驚訝地發現 經過第二塊三棱鏡後 光的顏色並沒有發生任何變化 這使得他喜憂慘淡 喜的是他的實驗博導了那些 陽光是白色的 七色光是白光與三棱鏡反應所生 之類的說法 而憂的是 那陽光到底是什麼顏色呢 問題又回到了原點 第三步 驗證白光的顏色 牛頓不停地思考 突然靈光一現 難道白光是七色光 七色光是白光 這個猜想 牛頓自己都嚇了一跳 如果真的是這樣 那麼人類對光的認識 將重新掀起一頁新的篇章 想到這 牛頓馬上琢磨如何驗證 他想 如果白光真的是七色光 是由七色光混合組成的 而通過三棱鏡就可以把七色光分開 那麼將七色光通過三棱鏡 是不是也應該得到白色光呢 想到這裏 牛頓重新調整實驗用品 他拿出兩塊三棱鏡 先用第一塊三棱鏡 把白光變成七色光 然後就讓七色光 射入第二塊三棱鏡 這時 奇蹟出現了 七色光果然變回了白光 實驗成功了 原來白光就是七色光 七色光就是白光 這到底是怎麼回事呢 請看科學原理 簡單說 這要從光是什麼說起 光是由光子組成的 白色的陽光是由 紅 橙 黃 綠 藍 電子 七種不同顏色的光子組成 這七種顏色的光子 就像七種顏色的染料一樣 混合在一起時 人眼看上去就是白色 除了顏色不同以外 這些光子的傳播速度很有趣 它們在不同物質中的傳播速度會不一樣 比如 它們在真空中的傳播速度是相同的 在空氣中的速度近似相同 但在水 玻璃 油等介質中的傳播速度就不同了 紅光最快 紫光最慢 其他顏色的光子速度 介於紅光和紫光之間 速度依次減半 速度相同時 它們聚在一起前行 一旦速度不同了 這些光子就會分開 各走各的路 而表現出來的就是你所看到的七色光 這是怎麼回事呢 這是因爲 不同速度的光 在介質中的速度偏轉角不一樣 速度最大的紅光 偏轉角最小 速度最小的紫光 偏轉角最大 其他光介於紅光和紫光之間 依次增大 從介質中出來之後 七色光就分開了 這就是光的祕密 牛頓發現了它 這一發現在當時並沒有特別重要的意義 但是牛頓的實驗卻開創了光譜學這一現代物理學的重要領域 之後 光譜學被普遍應用在各種領域當中 比如 天文學家用光譜分析儀 記錄宇宙中各種光譜信息 這對了解天體的物理特徵 是非常有價值的 今天要送給你的禮物是什麼呢 是善於質疑 牛頓善於從平常事物中發現不平常 敢於質疑和假設 還能用實驗