光学中的物理学史
2020高中物理竞赛(科普版)物理学史03光学：几何光学(共14张PPT)
惠更斯的贡献
❖和牛顿同时代的惠更斯，他主张光的 波动说，认为光是在“以太”中传播 的波。
❖提出次波原理：惠更斯原理 。
❖惠更斯原理虽然能够解释不少光学现 象，但他的波动说是比较粗糙的，又 错误的认为光是一种纵波，因此他还 摆脱不了几何光学的观念。
几何光学时期
❖ 十七世纪还讨论了另一个问题，即“是 不是有一个有限的光速？”笛卡儿采取 否定的态度，而伽里略是肯定的。
量子光学时期
❖黑体辐射的能量按波长的分布，和 光电效应。
❖ 维 恩 （ 德 国 人 ， 1864--1928 ） 公 式 和 瑞 利 （ 英 国 人 ， 1842--1919 ） — 金 斯 （ 英 国 人 ， 1877—1946 ） 公 式 ， 前者在短波区和实验结果相符，而 后者，在长波区和实验结果相符。
波动光学时期
❖ 1865年，麦克斯韦（苏格兰人，1831— 1879）电磁场理论建立，得出电磁波以 光速传播，所以说明光是一种电磁现象。 这一理论，于1888年被赫兹（德国人， 1857－1894）用实验证实。因此建立了 光的电磁理论。
❖ 1849年菲索（法国人，1819—1896）利 用转动齿轮法，1862年佛科（法国人， 1819～1868）利用旋转镜法，第一次在 实验室测定了光的速度，这就完全证实 了波动说的正确性。
❖ 1845年，法拉第（英国人，1791—1867）发 现了偏振光的振动面在强磁场中旋转的现象， 从而揭示了光和电磁的内在联系。1856年韦伯 （德国人，1804－1891）和柯尔劳斯（德国 人 ， 1809—1858 ） ， 发 现 电 荷 的 电 磁 单 位 和 静电单位的比值等于光在真空中的传播速度。
光电效应
❖ 当光照在某些金属上会逸出电子，这就是光 电效应。
光学发展简史
光学发展简史光学是一门研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学，它在人类社会的发展中扮演着重要的角色。
本文将为您介绍光学的发展历程，从古代到现代，带您了解光学学科的起源和演变。
古代光学光学的起源可以追溯到古代，早在公元前3000年摆布，古埃及人就开始使用凸透镜来放大物体。
古希腊哲学家亚里士多德则提出了光的传播理论，认为光是由眼睛发出的一种物质。
而古希腊数学家欧几里得则研究了光的反射和折射现象，并提出了著名的欧几里得几何学。
中世纪光学进入中世纪，光学的研究逐渐停滞。
然而，阿拉伯数学家和科学家在这个时期对光学的发展做出了重要贡献。
阿拉伯学者伊本·海森提出了光的直线传播理论，并通过实验验证了光的反射和折射规律。
此外，他还发现了凸透镜和凹透镜的放大和缩小作用。
近代光学随着科学的发展，光学在近代得到了极大的发展。
17世纪，荷兰物理学家胡克发现了光的干涉现象，并提出了光的波动理论。
此后，法国科学家菲涅耳进一步发展了光的波动理论，并解释了光的衍射现象。
这些理论的提出为后来的光学研究奠定了基础。
19世纪，德国物理学家迈克尔逊和英国物理学家亨利·卢米埃尔相继进行了光的干涉实验，验证了光的波动性。
此外，亨利·卢米埃尔还发现了光的偏振现象，并提出了偏振理论。
这些实验和理论的发现推动了光学领域的进一步发展。
20世纪，量子力学的发展为光学研究带来了新的突破。
爱因斯坦提出了光的粒子性理论，并解释了光电效应。
此后，激光的发明和应用成为光学领域的重要里程碑。
激光的研究不仅推动了科学技术的发展，还在医学、通信、材料加工等领域产生了广泛的应用。
现代光学进入21世纪，光学已经成为一个独立的学科，并涉及到多个领域的研究。
光学的应用范围越来越广泛，包括光通信、光储存、光显示、光计算等。
光学技术的不断创新和突破，为人类社会带来了巨大的变革和进步。
总结光学发展简史展示了人类对光学的探索和研究。
从古代的凸透镜到现代的激光技术，光学在科学、工程和医学等领域都发挥着重要作用。
高中物理学史与物理学思想方法全集：光学
高中物理学史与物理学思想方法全集：光学
1.公元140年，古希腊天文学家托勒玫认为入射角与折射角之间是简单地的正比关系，1621年荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——入射角的正弦与折射角的正弦成正比，这就是折射定律。
2.公元前468-前376，我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学著作。
3、1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
4、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
5、1864年，英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波；
1887年，赫兹证实了电磁波的存在，光是一种电磁波
6、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：
①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；
②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。
1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，有两条基本原理：
①广义相对性原理——在任何参考系中，物理过程和物理规律都是相同的；
②等效原理——一个均匀引力场与一个加速运动的参考系等价。
7、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式：。
年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速，以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速，如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。
9.关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒；另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。
这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。
物理学史 全
高考物理学史1、1638年，意大利物理学家伽利略论证重物体不会比轻物体下落得快；2、英国科学家牛顿1683年，提出了三条运动定律。
1687年，发表万有引力定律；3、17世纪，伽利略理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；4、20爱因斯坦提出的狭义相对论经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。
5、17世纪德国天文学家开普勒提出开普勒三定律；6、1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量；7、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。
8、1827年英国植物学家布朗悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动。
9、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
10、1752年，富兰克林过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。
11、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。
12、1911年荷兰科学家昂尼斯大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。
13、1841～1842年焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为焦耳——楞次定律。
14、1820年，丹麦物理学家奥斯特电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应。
15、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。
16、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象；17、1834年，楞次确定感应电流方向的定律。
18、1832年，亨利发现自感现象。
19、1864年英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。
20、1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。
物理学史—光学
西方古代对光学的认识和研究(一)牛顿在光学上的杰出成就，就可以使他成为科学界的头等人物，跻身于科学伟人的行列。
当牛顿只有21 岁的时候，他已开始了自己的研究工作，对光学问题的研究，又是牛顿全部科学研究、创造生活的开端。
1666年牛顿得到了用三棱镜把白光分成七种颜色的光的实验结果，并于1672年发表论文描述了这一色散实验；1704 年出版了《光学》一书，为光学的发展作出了贡献。
这本书和《自然哲学的数学原理》一书是牛顿的两部基本著作。
1666 年，牛顿正在磨制一些非球面形的光学透镜，同时做了一块三角形的玻璃棱镜，以便重复观察包括意大利物理学家格里马耳迪（F.M.Grimaldi，1618—1663）在内的所做的那些著名实验。
牛顿想办法把自己的房间弄暗，在窗板上开了一个小孔，让适度的太阳光进入室内，然后把他自已磨制的棱镜放在光的入口处，使光线由此折射到对面的墙上。
起初牛顿对墙上产生的那些鲜艳、浓烈的颜色，很感兴趣。
但是经过周密考虑后，他惊异地发现它们是长条形的，而根据公认的折射定律，它们的形状应该是圆形的。
为什么会这样？经过反复思考与实验，牛顿悟出了一个道理，并决心做一个判决性的实验。
牛顿取两块板，把其中的一块放在靠近窗户的棱镜的后面，板上开有一个小孔，光线可以通过这个小孔并落到另一块板上。
他把另一块板放在相距约12 英尺的地方，板上也开有一个小孔，并使光线的一部分通过它，然后再把第二块棱镜放在第二块板的后面。
当第一块棱镜绕它的轴转动时，落在第二块板上的像也跟着移动，同时使全部光线都相继通过板上的小孔，射到它后面的棱镜上，记下光线落在墙上的位置。
牛顿发现，在第一块棱镜上被折射得最厉害的蓝光，在第二个棱镜上受到的折射也最大，而红光在这两个棱镜上都被折射得很少。
牛顿便领悟到长条形的像形成的真实原因：光不是同类的和均匀的，它是由不同类型的光线组成的，其中一些比另一些更能被折射。
1672 年2 月6 日，牛顿向英国皇家学会提交了题为“关于光和色的新理论”的论文，详细地描述了上述实验，并提出了对颜色的新见解。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射、吸收和发射等现象的学科。
它在人类历史上具有重要的地位，对于科学研究和技术应用都起到了至关重要的作用。
本文将为您介绍光学的发展历程，从古代到现代，逐步展示了人类对光学的认识和应用的不断深入。
古代光学光学的研究可以追溯到古代文明时期。
早在公元前3000年摆布，古埃及人就已经开始研究光的性质。
他们观察到光线在水面上的折射现象，并用这一现象来猜测水面下的物体位置。
此外，古希腊的哲学家和数学家也对光学进行了一些探索。
例如，毕达哥拉斯提出了光的传播是由于光线从眼睛发出，然后被物体反射回来的理论。
而亚里士多德则认为光是由于物体发出的。
中世纪光学在中世纪，光学的研究发展相对较慢。
由于宗教和哲学的影响，科学研究受到了限制。
然而，一些学者仍然在光学领域进行了一些探索。
例如，阿拉伯科学家伊本·海森（Ibn al-Haytham）提出了光的传播是由于光线在直线上传播的理论，并通过实验验证了他的理论。
他的著作《光学》对后来的光学研究产生了重要影响。
近代光学17世纪是光学发展的重要时期。
伽利略·伽利雷通过望远镜的观测，发现了月球表面的山脉和星体的卫星，从而支持了日心说。
同时，他还观察到了光的折射现象。
这些观察结果对光学的发展产生了重要影响。
伽利略的观察启示了荷兰科学家胡克（Robert Hooke）和斯涅尔（Willebrord Snell）等人进行更深入的研究。
胡克提出了胡克定律，描述了光的折射现象。
斯涅尔则提出了斯涅尔定律，解释了光的折射规律。
这些定律为后来的光学研究奠定了基础。
随着科学方法的发展，光学研究进入了一个新的阶段。
牛顿通过实验研究了光的性质，并提出了光的颗粒说。
他通过将光线通过三棱镜进行分光实验，发现了光的分光现象，从而证明了光是由不同颜色的光组成的。
光的波动理论的提出18世纪末，光的波动理论逐渐兴起。
法国物理学家菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel）通过对光的干涉和衍射现象的研究，提出了波动理论，并成功解释了光的干涉和衍射现象。
物理学史讲稿(光学)
波动光学时期
1865年,麦克斯韦(苏格兰人,1831— 1879)电磁场理论建立,得出电磁波以 光速传播,所以说明光是一种电磁现象. 这一理论,于1888年被赫兹(德国人, 1857-1894)用实验证实.因此建立了 光的电磁理论. 1849年菲索(法国人,1819—1896)利 用转动齿轮法,1862年佛科(法国人, 1819～1868)利用旋转镜法,第一次在 实验室测定了光的速度,这就完全证实 了波动说的正确性.
几何光学时期
从时间上来看,大约包括十七,十八两个世纪,这 是光学的转折时期.在这期间建立了光的反射定律 和折射定律,为几何光学奠定了基础.同时为了扩 大人眼的观察能力,出现了一些光学仪器. 如李普塞(荷兰人,1587-1619)所制作的第一架 望远镜的诞生,促进了天文学和航海事业的发展, 延森(1588—1632)和冯特纳(1580-1656)最 早制作了复合显微镜,为生物学的研究提供了强有 力的工具.
量子光学时期
黑体辐射的能量按波长的分布,和 光电效应. 维恩(德国人,1864--1928)公式 和瑞利(英国人,1842--1919)— 金斯(英国人,1877—1946)公式, 前者在短波区和实验结果相符,而 后者,在长波区和实验结果相符.
普朗克公式
在1900年,普朗克(德国人,1858— 1947)大胆地提出了能量子假说,认为 各种频率的电磁波只能从一定的能量子 方式从振子发射,能量子是不连续的, 它的值是光的频率和普朗克常数的乘积 的整数倍,它和实验结果完全符合.不 仅如此,量子论还以全新的方式提出了 光与物质相互作用的整个问题.它不但 给光学而且给整个物理学提供了新的概 念,因此,它的诞生被看作近代物理学 的起点.
波动光学时期
进入 1800年,由于英国医生杨 ( 英国人, 1773-1829)和法国 工程师菲涅耳(法国人, 1788- 1827)的工作,使波动说又重新提 出,并取得成功.
物理学史4.4 光的微粒说和波动说
4.4光的微粒说和波动说什么是光？光的本性是什么？它由什么组成？每一位研究光学现象的物理学家都必然会涉及这些问题。
从折射定律和色散现象的研究也可看出这一点。
笛卡儿主张波动说，他认为光本质上是一种压力，在完全弹性的、充满一切空间的媒质（以太）中传递，传递的速度无限大。
但他却又用小球的运动来解释光的反射和折射。
牛顿倾向于微粒说，认为光可能是微粒流，这些微粒从光源飞出，在真空或均匀媒质中作惯性运动，但他在研究牛顿环时，却认识到了光的周期性，使他把微粒说和以太振动的思想结合起来，对干涉条纹作出了自己的解释。
可见，不论是笛卡儿还是牛顿，都没有对光的本性作出肯定的判断。
4.4.1早期的波动说胡克明确主张光是一种振动，并根据云母片的薄膜干涉现象作出判断，认为光是类似水波的某种快速脉冲。
在1667年出版的《显微术》一书中，他写道①：“在均匀媒质中，这种运动在各个方向都以同一速度传播，所以发光体的每个脉冲或振动都必然会形成一个球面。
这个球面不断扩大，就如同把石块投进水中在水面一点周围的波或环，膨胀为越来越大的圆环一样（尽管要快得多）。
由此可见，在均匀媒质中激起的这些球面的所有部分都与射线以直角相交。
”荷兰物理学家惠更斯发展了胡克的思想。
他进一步提出光是发光体中微小粒子的振动在弥漫于宇宙空间的以太中的传播过程。
光的传播方式与声音类似，而不是微粒说所设想的像子弹或箭那样的运动。
1678年他向巴黎的法国科学院报告了自己的论点（当时惠更斯正留居巴黎），并于1690年取名《光论》（Traite de laLumiere）正式发表。
他写道①：“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播，以及光线从不同的地点甚至是完全相反的地方发出时，其射线在传播中一条穿过另一条而互相毫无影响，就完全可以明白：当我们看到发光的物体时，决不会是由于这个物体发出的物质迁移所引起，就象穿过空气的子弹或箭那样。
”罗迈（Olaf Roemer， 1644—1710）在1676年根据木星卫蚀的推迟得到光速有限的结论，使惠更斯大受启发。
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性，用别的理论也可说明，他还特别指出牛顿的理论无
法解释薄膜的颜色
为此牛顿在几年后又做了一个实验。他取一只长而 扁的三棱镜，使它产生的光谱相当狭窄。用屏放在
位臵1接受光，看到的仍然是普通光，但将屏改变角
度，放在位臵2，就可以看到分解的光谱。这样，由 于只涉及屏的角度，结果与棱镜无关，就回答了怀
疑者提出的质疑。
主要的科学成就： （1）新的科学思想和科学研究方法 伽利略敢于向传统的权威思想挑战，不是先臆测事物发 生的原因，而是先观察自然现象，由此发现自然规律。 倡导了数学与实验相结合的研究方法 （2）物理概念和原理的创新 伽利略第一次提出了惯性概念,并第一次把外力和“引起 加速或减速的外部原因”即运动的改变联系起来。 把物体速度的大小和方向的改变或加速度的产生归诸力 的作用，这是对力的性质的客 观认识，也是牛顿第二定 律的雏形。 运动独立性原理和运动的合成、分解定律 惯性参照系概念 单摆周期性质的发现 光速有限及其测量
Newton’s apartment at Trinity College, Cambridge.
Cambridge
二、牛顿研究光的色散
（一）色散现象的早期研究 色散也是一个古老的课题，最 引人注目的是彩虹现象。早在 13世纪，科学家就对彩虹的成 因进行了探讨。德国有一位传 教士叫西奥多里克，曾在实验 中模仿天上的彩虹。他用阳光 照射装满水的大玻璃球壳，观 察到了和空中一样的彩虹，以 此说明彩虹是由于空气中水珠 反射和折射阳光造成的现象。
牛顿从笛卡儿的棱镜实验得到启发，又借鉴于胡克和玻 意耳的分光实验。胡克用了一只充满水的烧瓶代替棱镜 ，屏距折射位臵大约60厘米，玻意耳把棱镜散射的光投 到1米多高的天花板上，而牛顿则将距离扩展为6-7米，
从室外经洞口进入的阳光经过三棱镜后直接投射到对面
的墙上。这样，他就获得了展开的光谱，而前面的几位 实验者只看到两侧带颜色的光斑。牛顿高明之处就在于 他已经意识到了不同颜色的光具有不同的折射性能，只 有拉长距离才能分解开不同折射角的光线。
牛顿的这些结论相当全面，而且论据充分。但是当时人
们难以接受，因为这涉及到中世纪以来关于光的本性的
种种争论。他虽然没有对这个问题作出判决，但是他的 结论与光的本性密切相关，这些结论对当时人们来说实
在太新奇了，因此招致了不少怀疑和攻击。
有人认为牛顿的光谱实验没有考虑太阳本身的张角，有 人主张光谱变长是一种衍射效应，还有人提出可能是天 空中云彩的反映。 胡克对牛顿的挑剔最厉害，他认为牛顿的实验不具判决
1648年，布拉格的马尔西用三棱镜演示色散成功。不 过他解释错了。他认为红色是浓缩了的光，蓝色是稀
释了的光；之所以会出现五颜六色，是由于光受物质
的不同作用，因而呈现各种不同的颜色。 17世纪正当望远镜、显微镜问世，伽利略运用望远镜 观察天体星辰，胡克用显微镜观察微小物体，激起了 广大科学界的兴趣。然而，当放大倍数增大时，这些 仪器不可避免地都会出现象差和色差，使人们深感迷 惑。人们不理解，为什么在图象的边缘总会出现颜色 ？这和彩虹有没有共同之处?这类现象有什么规律性? 怎样才能消除？
笛卡儿的棱镜实验
笛卡儿对彩虹现象也有兴趣，他用实验检验西奥多
里克的论述。在他的《方法论》(1637年)中还有一 篇附录，专门讨论彩虹，并且介绍了他自己做过的
棱镜实验。
他用三棱镜将阳光折射后投在屏上，发现彩色的产 生并不是由于进入媒质深浅不同所造成。因为不论 光照在棱镜的哪一部位，折射后屏上的图像都是一 样的。 遗憾的是，笛卡尔的屏离棱镜太近（大概只有几厘 米），他没有看到色散后的整个光谱，只注意到光 带的两侧分别呈现蓝色和红色。
（3）几种基本物理实验仪器的研制
浮力天平 温度计 望远镜 （4）彻底推翻亚里士多德的物质观 趣闻轶事 不爱医学爱数学
“辩论者”的雅号
比萨斜塔的故事
四、望远镜的历程
望远镜的诞生
在荷兰首都阿姆斯特丹西南约130千米的米德尔堡，有一 位名叫汉斯〃利珀希的眼镜制造商。在1608年的某一天， 他的一位学徒趁他不在，用店里的各种透镜做玩具，四处 窥视。他随手那里两块透镜，一近一远地放在眼前，结果 却惊讶地看到，远处教堂上的风标变得又近又大。
为了证明红光和蓝光各具不同的折射性能，牛顿用棱 镜做了如下的实验。 如图，在一张黑纸上画一条线opq，半边op为深蓝色 ，半边pq为深红色，经棱镜adf观看，只见这根线好 象折断了似的，分界处正是红蓝之交，蓝色部分rs比 红色部分st更靠近棱脊ab。可见蓝光比红光受到更大 的折射。
为了证明色散现象不是由于棱镜跟阳光的相互作用
三、伽利略简介
伽利略1564年2月15日生于比 萨,父亲芬琴齐奥· 伽利莱精通 音乐理论和声学，著有《音乐 对话》 一书。伽利略自幼受 父亲的影响，对音乐、诗歌、 绘画以及机械兴趣极浓；也像 他父亲一样，不迷信权威。17 岁时遵从父命进比萨大学学医 ，可是对医学他感到枯燥无味 ，而在课外听世界著名学者O. 里奇讲欧几里得几何学和阿基 米德静力学，感到浓厚兴趣。
牛顿从笛卡儿等人的著作中得到许多启示。 例如笛卡儿说过：“运动慢的光线比运动快
的光线折射得更厉害，”胡克描述过肥皂泡
的颜色变化，认为不同的颜色是光脉冲对视 网膜留下的不同印象。红色和蓝色是原色， 其它颜色都是由这两种颜色合成和冲淡而成 。牛顿注意到这些说法的合理成分，同时也
提出许多疑问。在牛顿留下的手稿中，记录
，也不是由于其他原因，而是由于不同颜色具有不
同的折射性，牛顿又做了一个实验
牛顿描绘色散实验的插图
他拿三个棱镜做实验，三个棱镜完全相同，只是放臵方式
不一样，如图。倘若颜色的分散是由于棱镜的不平或其它
偶然的不规则性，那么第二个棱镜和第三个棱镜就会增加 这一分散性。可是实验结果是，原来分散的各种颜色．经 过第二个棱镜后又还原成白光，形状和原来一样。再经过 第三个棱镜，又分解成各种颜色。由此证明，棱镜的作用
光学中的物理学史
一、牛顿简介
1643年1月4日牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的 一个自耕农家庭。 1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，1664年成 为奖学金获得者，1665年获学士学位。
1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一 个级数的规则。同年11月，创立正流数法（微分）；次年 1月，研究颜色理论；5月，开始研究反流数法（积分）。 1667年牛顿重返剑桥大学，10月1日被选为三一学院的院 士，次年3月16日选为正院士。 1669年10月27日 26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。 1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学 会主席直到逝世。
1604年天空出现超新星，亮光持续18个月之久。 他便趁机在威尼斯作几次科普演讲，宣传哥白尼学 说。 1609年7月,盛传一荷兰眼镜工人发明了供人玩赏 的望远镜。他未见到实物，思考几日后，用风琴管 和凸凹透镜各一片制成一具望远镜,倍率为3,后又 提高到9。 1613年他发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿 。另外,1612年他又出版了《水中浮体对话集》一 书。 1630年他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界 体系对话》一书
这时，牛顿正在英国剑桥大学学习。他 的老师中有一位数学教授名叫巴罗，对
光学很有研究。牛顿听过他讲光学，还 帮他编写《光学讲义》。牛顿很喜欢做 光学实验，还亲自动手磨制透镜，想按 自己的设计装配出没有色差的显微镜和 望远镜。这个愿望激励他对光和颜色的 本性进行深入的探讨。
(二)牛顿对色散现象的思考
1583年，伽利略在比萨教堂里注意到一盏悬灯的摆动， 随后用线悬铜球作模拟(单摆)实验，确证了微小摆动的 等时性以及摆长对周期的影响，由此创制出脉搏计用来 测量短时间间隔。 1586年，他发明了浮力天平，并写出论文《小天平》。
1588年他在佛罗伦萨研究院做了关于A.但丁《神曲》中 炼狱图形构想的学术演讲，其文学与数学才华大受人们 赞扬。 1592年伽利略转到帕多瓦大学任教。在此时期，他深入 而系统地研究了落体运动、抛射体运动、静力学、水力 学以及一些土木建筑和军事建筑等；发现了惯性原理， 研制了温度计和望远镜。 1597年，他收到J.开普勒赠阅的《神秘的宇宙》一书， 开始相信日心说，承认地球有公转和自转两种运动。
是使白光分解为不同成分，又可使不同成分合成为白光。
牛顿这一科学论断和当时已流传上千年的观念是格格
不入的。他预料会遭到科学界的反对，于是又做了一
个很有说服力的实验。牛顿把这个实验称为“判决性 实验”．
在色散实验的基础上，牛顿总结出了几条规律
光线随其折射率不同，色也不同。色不是光的变态， 而是光线原来的、固有的属性。 同一色属于同一折射率，不同的色，折射率不同。 色的种类和折射的程度是光线所固有的，不会因折射 、反射或其它任何原因而改变。 必须区分两种颜色，一种是原始的、单纯的色，另一 种是由原始的颜色复合而成的色。 本身是白色的光线是没有的，白色是由所有色的光线 按适当比例混合而成。 由此可解释棱镜形成各种色的现象及彩虹的形成。 自然物体的色是由于对某种光的反射大于其它光反射 的缘故。 把光看成实体有充分根据。
牛顿的光学研究具有独特的风格，他在光学领域中的成 就集中反映在1704年出版的《光学》一书中。该书的副 标题是：《关于光的反射、折射、拐折和颜色的论文》
。全书共分三编，棱镜光谱实验题，33个实验，他以大量篇 幅详细描述实验装臵、实验方法和观测结果。
牛顿有一句名言：“不作虚假的假设” 。他的光学研
究正是从实验和观察出发，进行归纳综合，总结出一套 完整的科学的理论。归纳法是科学研究的重要方法之一 (当然不是唯一的方法)，牛顿对色散的研究为后人树立 了光辉的样板。
牛顿很善于总结科学研究方法，他在论述自己的方法时写道
“在自然科学里，应该像数学里一样，在研究困难的事物时，总是应 该先用分析的方法，然后才用综合的方法。这种分析方法包括做实验 和观察，用归纳法去从中作出普遍结论，并且不使这些结论遭到异议 ，除非这些异议来自实验或者其他可靠的真理方面。因为在实验哲学 是不应该考虑什么假说。虽然用归纳法来从实验和观察中进行论证不 能算是普遍的结论，但它是事物的本性所许可的最好的论证方法，并 且随着归纳的越为普遍，这种论证看来也越为有力。如果在许多现象 中没有出现例外，那么可以说，结论就是普遍的。但是如果以后在任 何时候从实验中发现了例外，那时就可以说明有这样或那样的例外存 在。用这样的分析方法，我们就可以从复合物论证到它们的成分，从 运动到产生运动的力。一般地说，从结果到原因，从特殊原因到普遍 原理，一直论证到最普遍的原因为止，这就是分析的方法；而综合的 方法则假定原因已经找到，并且已把它们立为原理，再用这些原理去 解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性。”