牛顿的三棱镜实验 （图片来源：百度图片）

　　在人类从外界获取的各种信息的总体中，有80%以上是依靠视觉实现的，而光是构成视觉不可或缺的要素。因此，人们对光的关注、思考和认识很早就开始了。到古希腊为止，已经出现了形形色色的用于解释视觉、光和颜色现象的初步系统化的理论。

　　“伽利略以降，随着望远镜、显微镜等装配有各式透镜的光学仪器的广泛应用，透镜成像的色差困扰成为新的光学研究的重要诱因和研究热点，包括开普勒、笛卡尔、波义耳、虎克、惠更斯和牛顿等著名科学家都对这一主题的相关内容进行了新的重要探索，取得了一系列革命性的成就，翻开了光学的新篇章。”中国科学院自然科学史研究所樊小龙博士向《中国科学报》记者介绍。

　　开普勒研究了光的折射，试图找到其中的规律（这一规律随后被斯涅耳发现）。笛卡尔使用玻璃球制造人工彩虹，从而对彩虹的机理给出了解释；另外，他曾使用三棱镜验证其对日光的投影是椭圆，然而他太关注于这一目的，因此并没有使自己的屋子足够暗，也没有充分观察投影的形状和颜色；还有，笛卡尔与洛克等人明确拒斥亚里士多德关于真假颜色两分的论断，将颜色问题真正纳入到了光学的范畴。波义耳对颜色现象给予了充分的重视，他亲自做过大量的实验，并著有《关于颜色的实验和思考》（1664），对青年牛顿产生了重大影响；另外加桑迪及波义耳的微粒说物质观也对牛顿产生了深远的影响。虎克在其《显微学》一书中探讨了薄膜的颜色，推翻了笛卡尔有关同类型的两次折射不能产生颜色的论断，并采用新的修正理论对这一现象进行了解释；虎克也曾使用三棱镜（装满水的玻璃球）做过色散实验，但是他的棱镜与投影的距离太近，因而只观察到微弱的红色和蓝色在光斑两端的出现，从而错过了全色谱的发现。惠更斯曾在1652~1653年间用玻璃棒做过彩虹颜色的实验，他成功观察到了色光的变化，并且测量了红光的折射角，然而未能作进一步的研究。

　　总体来看，在牛顿之前，人们对太阳光的颜色及彩虹的成因争论不休。与此同时，大量新的分歧及新的光学现象陆续产生。直到牛顿做出了著名的色散实验——牛顿的三棱镜分解太阳光实验——谜底才得以解开。

　　1666年，牛顿利用在家休假期间，找来了一块三棱镜，用来进行分解太阳光的色散实验。他布置了一个房间作为暗室，只在窗板上开一个圆形小孔，让太阳光射入，在小孔面前放一块三棱镜，立刻在对面墙上看到了鲜艳的像彩虹一样的七彩色带，这七种颜色由近及远依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。难道白色的阳光是由这七种颜色的光组成的吗？牛顿假设如果白光通过三棱镜后变成七种颜色的光是由于白光与棱镜的相互作用，那么各种颜色的光经过第二块棱镜时必然会再次改变颜色。于是他又拿来一块三棱镜放在第一块棱镜后面，并在两块三棱镜之间放一带小孔的屏，转动第一块棱镜是各种颜色的光单独穿过这个小孔，透过小孔出来的就是单一颜色的光。再让其通过第二块三棱镜。实验发现，经过第二块三棱镜光的颜色并没有发生变化，显然上述关于光与棱镜相互作用而变色的说法不成立，接着，牛顿开始想，如果白光是其中颜色的光组成的，一块三棱镜能把白光分解，那么再用一块三棱镜也可能使这些颜色的光复原为白光，实验成功了，七色光带又变成了白光。

　　牛顿的三棱镜分解太阳光实验的成功为他后来的光学研究奠定了基础，牛顿由于发现了白光的组成。了解了光经过三棱镜会有色散现象。于是，他就自己动手于1668年制成了第一架避免色散的反射望远镜。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。

　　继牛顿之后，许多科学家发现，不同物质发射出的光，用光谱仪可得一条条不同颜色的细亮线，这就是光谱线，从而开创了现代光谱学，并利用光谱研究物质的原子结构等。今天，小到分子原子，大到星球宇宙。人类对自然界的认识很大程度上都是依赖于各种光谱带来的信息。可以说，牛顿的实验开创了现代物理学的重要领域——光谱学研究的先河。