第一百零五章牛顿环（光学）第1页_数学必修二电子课本最新章节

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第一百零五章牛顿环（光学）（第1页）

惠更斯跟牛顿在一起，牛顿跟有过节的惠更斯在讨论一个实验。

惠更斯说：“光是波动的，是一群波。”

牛顿摇摇头说：“光是一堆粒子。这些粒子可以用棱镜筛选出不同颜色的光子。”

惠更斯说：“棱镜筛选出的都是光子，只不过他们有自己的波长，波长不一样。”

牛顿没有多说什么，取来两块玻璃体，一块是14英尺望远镜用的平凸镜，另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下，当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环。

于是这些颜色又在圆环中心相继消失。

牛顿对惠更斯说：“这个色环，你观察过吗？”

惠更斯兴奋的说：“头一次看到。”

牛顿在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点。

如果抬起上面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。

牛顿说：“我测量了六个环的半径（在其最亮的部分测量），发现这样一个规律：亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数，即1、3、5、7、9、11，而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数，即2、4、6、8、10、12。例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面，水平轴画出了用整数平方根标的距离：√1=1√2=1.41，√3=1.73，√4=2，√5=2.24等等。”

惠更斯笑说：“不错，你的发现很有意思。”

牛顿说：“在这些距离处，我还观察到交替出现的光的极大值和极小值。”

惠更斯细细的看着，牛顿继续介绍说：“两玻璃之间的垂直距离是按简单的算术级数，1、2、3、4、5、6……增大的。这样，知道了凸透镜的半径后，就很容易算出暗环和亮环处的空气层厚度，牛顿当时测量的情况是这样的：用垂直入射的光线得到的第一个暗环的最暗部分的空气层厚度为1/英寸，将这个厚度的一半乘以级数1、3、5、7、9、11，就可以给出所有亮环的最亮部分的空气层厚度，即为1/，3/，5/，7/……它们的算术平均值2/，4/，6/……等则是暗环最暗部分的空气层厚度。”

牛顿把装置产生的干涉暗环半径为公式写出来了，等于√(kRλ)，其中k=0，1，2……

牛顿说：“我还用水代替空气，从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹，而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。所以更加证实了光子是颗粒。”

惠更斯说：“这个装置可以用来检验光学元件表面的准确度．如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动。用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化。”

牛顿得意的说：“服不服？”

惠更斯说：“按理说，光的波动性的最好证明之一，你恰恰证实了我的结构。”

牛顿看着‘执迷不悟’的惠更斯，带着狡辩的语气说：“光是一束通过窨高速运动的粒子流，是一阵容易反射，一阵容易透射的一种诡异粒子。”

惠更斯说：“什么乱七八糟的，明明是波动性，你为什么要用这种诡异的方法来解释。我承认你的牛顿环做的很好，但是光是波动的。”

牛顿继续说：“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态，这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原，并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面，在两次复原之间，则容易被下一个折射面的反射。”

惠更斯说：“这是什么狗屁说法？”

牛顿继续耐心的解释说：“每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为阵发的间隔。”

惠更斯无语了，满腔怒火的说：“承认了吧。你所说的“阵发的间隔”就是波动中所说的波长。”牛顿却含糊地说：“肯定不是波！”

惠更斯说：“那你说说看，这到底是什么？”