棱镜分解白光原理解析
在17世纪之前，人们普遍认为白光是最单纯的颜色。直到1666年，艾萨克·牛顿通过一系列开创性的实验，揭示了白光本质上是不同颜色光的混合体。这一发现彻底改变了人类对光的认知，为现代光学奠定了基础。
牛顿的色散实验
1666年
牛顿在剑桥大学因瘟疫关闭期间回到家乡伍尔索普庄园，利用这段时间进行了一系列光学实验。他布置了一个暗室，只在窗板上开一个小孔让阳光射入，并在光路中放置了一块玻璃三棱镜。
实验装置与现象
当太阳光通过三棱镜时，牛顿观察到对面墙上出现了一条鲜艳的彩色光带，颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这一现象被称为光的色散（Dispersion of Light）。
牛顿谨慎地排除了棱镜本身产生颜色的可能性。他通过让单色光通过第二个棱镜时颜色保持不变，证明了色散是由于不同颜色光在折射时的角度差异造成的。
[手绘风格棱镜色散实验示意图]
牛顿棱镜色散实验示意图 (手绘艺术风格)
色散的物理原理
折射定律与色散
光的色散现象是由于不同颜色（波长）的光在介质中传播速度不同，导致折射率不同。根据斯涅尔定律：
n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂
其中n为折射率，θ为入射角或折射角。对于同一种介质，折射率n是波长的函数，这个关系称为色散关系。
波长与折射率的关系
一般而言，在透明介质中，紫光（短波长，约400nm）比红光（长波长，约700nm）受到更强的折射。这是因为：
紫光在玻璃中的传播速度比红光慢约1%
折射率n = c/v，其中c为真空中的光速，v为介质中的光速
因此紫光的折射率大于红光（n紫 > n红）
"光线的颜色不是它们固有的特性...不同的颜色对应不同的折射程度。" — 艾萨克·牛顿，《光学》（1704）
从色散到光谱
牛顿的实验不仅揭示了白光的组成，还建立了光谱分析的基础。他认识到：
关键发现
白光是由不同颜色的光组成的复合光（复色光）
不同颜色的光具有固定的折射特性
单色光（单一波长）通过棱镜时颜色不会改变
通过第二个棱镜可以重新组合色散光为白光
彩虹的形成原理
自然界中的彩虹是光在水滴中发生折射、反射和再次折射后产生的色散现象。水滴起到了类似于棱镜的作用，将太阳光分解为七彩光谱。
[手绘风格彩虹形成示意图]
彩虹形成原理示意图 (手绘艺术风格)
现代应用与延伸
牛顿的色散发现为后世带来了深远影响：
科学仪器发展
光谱仪：利用棱镜或光栅将光分解成光谱，用于分析物质成分
消色差透镜：通过组合不同材料的透镜来校正色差，改善光学成像
显示技术基础
基于红、绿、蓝三原色的色光混合原理，发展出现代彩色显示器技术
人造白光的色散
现代实验表明，不同类型的人造白光（如LED、荧光灯）同样可以通过棱镜产生色散，但其光谱分布与太阳光有所不同：
光源类型光谱特征色散表现
太阳光连续光谱平滑的七彩光带
白炽灯连续光谱，红光丰富红黄区域较宽
荧光灯线状光谱+连续光谱有明显亮线
LED白光蓝光+宽黄光蓝黄区域突出
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