Примерно в 1666 г. Ньютон произвел следующий простой, но чрезвычайно важный опыт (рис. 157): «Я взял продолговатый кусок толстой черной бумаги с параллельными сторонами и разделил его на две равные половины линией Одну часть я окрасил красной краской, другую - синей. Бумага была очень черной, краски были интенсивными и наносились толстым слоем для того, чтобы явление могло быть более отчетливым. Эту бумагу я рассматривал сквозь призму из массивного стекла, стороны которой были плоскими и хорошо полированными.

Рассматривая бумагу, я держал ее и призму перед окном Стена комнаты за призмой, под окном, была покрыта черной материей, находившейся в темноте; таким образом, от нее не мог отражаться свет, который, проходя мимо краев бумаги в глаз, смешивался бы со светом от бумаги и затемнял бы явление. Установив предметы таким образом, я нашел, что в том случае, когда преломляющий угол призмы повернут кверху, так что бумага кажется вследствие преломления приподнятой (изображение ), то синяя сторона поднимается преломлением выше, чем красная Если же преломляющий угол призмы повернут вниз и бумага кажется опустившейся вследствие преломления (изображение то синяя часть окажется несколько ниже, чем красная

Таким образом, в обоих случаях свет, приходящий от синей половины бумаги через призму к глазу, испытывает при одинаковых обстоятельствах большее преломление, чем свет, исходящий от красной половины».

С современной точки зрения это явление объясняется тем, что показатель преломления стекла, из которого сделана призма, зависит от длины волны проходящего света. Лучи с различной длиной волны призма преломляет различным образом. У стекла показатель преломления для синих лучей больше, чем для красных, т. е. показатель преломления убывает с возрастанием длины волны.

Рис. 157. Схема опыта Ньютона, доказывающего существование дисперсии.

Ньютон описывает и второй, не менее важный опыт в этой же области. В совершенно темной комнате он проделал небольшое отверстие в ставне окна, через которое проходил белый солнечный луч (рис. 158). Пройдя через призму, этот луч давал на стене целый окрашенный спектр. Тем самым было доказано, что белый свет представляет собой смесь цветов и что эту смесь можно разложить на составные цвета, пользуясь различием в преломлении для лучей разного цвета.

Не следует, однако, думать, что Ньютону принадлежит само открытие призматических цветов. С. И. Вавилов, один из наиболее тонких знатоков Ньютона, писал: «Ньютон вовсе не открывал призматических цветов, как это нередко пишут и особенно говорят: они были известны задолго до него, о них знали Леонардо да Винчи, Галилей и многие другие; стеклянные призмы продавались в XVII в. именно из-за призматических цветов». Заслуга Ньютона состоит в проведении четких и тонких опытов, выяснивших зависимость показателя преломления от цвета лучей (см., например, первый опыт).

Зависимость показателя преломления от длины волны проходящего света называется дисперсией света. На рис. 159 изображены дисперсионные кривые для ряда кристаллов.

Практически дисперсию характеризуют заданием ряда значений показателя преломления для нескольких длин волн, соответствующих темным фраунгоферовым линиям в солнечном спектре.

На советских оптических заводах обычно пользуются четырьмя значениями показателя преломления стекла: показатель преломления для красного света с длиной волны 656,3 миллимикрона для желтого света с длиной волны для синего света с длиной волны и -для синего света с длиной волны

Рис. 158. Дисперсионный спектр белого света.

Рис. 159. Дисперсионные кривые различных веществ.

Стекла с малым удельным весом - кроны - обладают меньшей дисперсией, тяжелые стекла - флинты - большей дисперсией.

В таблице приведены численные данные о дисперсии советских оптических стекол и некоторых жидких и кристаллических тел.

(см. скан)

Из цифр, приведенных в таблице, вытекает ряд интересных следствий. Остановимся на некоторых из них. Дисперсия сказывается в самом крайнем случае только в изменении второго знака после запятой в величине показателя преломления. Вместе с тем, как мы увидим дальше, дисперсия играет колоссальную роль в работе оптических инструментов. Далее, хотя большая дисперсия, как

Пропуская солнечный свет через стеклянную призму, Ньютон нашел, что солнечный свет имеет сложный состав. Он состоит из излучений различной преломляемости и различного цвета. Степень преломляемости и цвет излучения связаны взаимно однозначно. Ньютон писал: "Наименее преломляемые лучи способны порождать только красный цвет и, наоборот, все лучи, кажущиеся красными, обладают наименьшей преломляемостью". Схема одного из опытов запечатлена на старинной гравюре.

Выделяя излучения одного какого-либо цвета из спектра и вторично пропуская их через призму, Ньютон нашел, что они больше не расщепляются в спектр, так как являются простыми , или однородными по составу.

Ньютон подвергал однородные излучения всевозможным преобразованиям: преломлению, фокусированию, отражению от различно окрашенных поверхностей. Он показал, что данное однородное излучение не может изменить своего первоначального цвета, каким бы преобразованиям оно не подвергалось. Все разнообразие цветов состоит из цветов однородных излучений солнечного спектра и цветов их смесей. Кроме них не существует каких-либо новых цветов, получаемых от каких-либо превращений света, т.к. любые превращения суть только различные преобразования тех же самых излучений. "...Если бы солнечный свет состоял из одного только сорта лучей, то во всем мире был бы только один цвет..." — утверждал Ньютон.

У Ньютона мы впервые находим деление науки о цвете на две части: объективную — физическую и субъективную , связанную с чувственным восприятием. Ньютон пишет: "...лучи, если выражаться точно, не окрашены. В них нет ничего другого, кроме определенной силы или предрасположения к возбуждению того или иного цвета". Далее Ньютон проводит аналогию между звуком и цветом. "Подобно тому как колебательные движения воздуха, действуя на ухо, вызывают ощущение звука, действие света на глаз производит ощущение цвета".

Ньютон дал правильное объяснение цветам естественных тел, поверхностей предметов. Его объяснение можно привести дословно. "Эти цвета происходят от того, что некоторые естественные тела отражают одни сорта лучей, другие тела — иные сорта обильнее, чем остальные. Сурик отражает наиболее обильно наименее преломляемые лучи, создающие красный цвет, и поэтому кажется красным. Фиалки отражают обильнее всего наиболее преломляемые лучи, благодаря чему имеют этот цвет; так же и другие тела. Всякое тело отражает лучи своего собственного цвета более обильно, чем остальные, и благодаря избытку и главенству их в отраженном свете обладает своей окраской".

Ньютону принадлежат первые опыты по оптическому смешению цветов , а также по классификации и количественному их выражению .

Ньютон писал: "При помощи смешения цветов могут получаться цвета, подобные цветам однородного света по видимости, но не в отношении неизменности цветов и строения света". Здесь вполне определенно указывается на то, что различные по спектральному составу излучения могут восприниматься как одинаковые по цвету. В современном цветоведении это явление называется независимостью цвета от спектрального состава излучения. Оно дает основание определять цвет смеси излучений по цветам смешиваемых излучений, не принимая во внимание их спектральный состав.

Мы еще вернемся к этому вопросу и увидим, что явление независимости цветов объясняется строением глаза. Но во времена Ньютона это не было известно. Он открыл это явление опытным путем и использовал его в дальнейшем для отыскания цветов смеси излучений по цветам смешиваемых излучений.

Ньютон считал, что существует семь основных цветов, смешением которых можно получить все существующие в природе цвета. Это красный , оранжевый , желтый , зеленый , голубой , синий и фиолетовый цвета спектра солнечного света. Деление спектра на семь цветов в известной степени условно. По этому поводу Вильгельм Освальд (1853-1932, немецкий физико-химик, организовал в Германии специальный институт по изучению проблем цвета) отмечает, что холодная морская и темная лиственная зелень различны по зрительному восприятию примерно так же, как красный и фиолетовые цвета. Но по Ньютону все зеленые цвета представлены только одним цветом. Кроме того, Ньютон ошибочно считал, что получение всех цветов возможно смешением семи основных. Сейчас мы знаем, что для этого достаточно трех основных цветов. Тем не менее и в настоящее время в русском языке, как и во многих других, для обозначения этих семи цветов используются простые слова. Другие цвета мы либо называем сложными словами, производными от этих семи, например сине–зеленый, либо используем для этого не собственно названия цветов, а названия предметов (тел), например, кирпичный, бирюзовый, изумрудный и т.п.

Ньютон впервые ввел цветовой график , получивший название цветового круга Ньютона. Он использовал его для систематизации многообразных цветов и для определения по смешиваемым цветам цвета их смеси. В основу графического сложения цветов Ньютон положил правило нахождения центра тяжести. Это правило широко используется и сейчас для цветовых расчетов на цветовых диаграммах и для количественной характеристики цветов.

На основе цветового графика и графического сложения цветов логически напрашивается вывод, что любой цвет может быть получен смешением всего трех цветов. Однако потребовалось более ста лет после смерти Ньютона, чтобы этот основной закон цветоведения был окончательно установлен и нашел свое объяснение в предположении о трехцветной природе зрения.

В 1704 г. выходит знаменитый труд Исаака Ньютона (1642- .1727) «Оптика», в котором впервые был описан экспериментальный метод исследования цветового зрения. Он называется методом аддитивного смешения цветов, и полученные этим методом результаты положили начало экспериментальной науке о цвете.

Таким образом, Ньютон показал, что цвета образуются не призмой, а...! И вот здесь необходимо на минуту остановиться, потому что до сих пор были физические опыты со светом и только здесь начинаются опыты по смешению цветов. Итак, семь цветных лучей, смешанных вместе, дают белый луч, а значит, именно состав света был причиной появления цвета, но куда же они деваются после смешения? Почему, как ни разглядываешь белый свет, в нем нет никакого намека на цветные лучи, из которых он состоит?

Именно этот феномен, который даст возможность сформулировать один из законов смешения цветов, и привел Ньютона к разработке метода смешения цветов. Обратимся снова к рис. 1.1. Поставим вместо сплошного экрана 1 другой экран 1, в котором вырезаны отверстия так, чтобы только часть лучей (два, три или четыре из семи) проходила, а остальные загораживались светонепроницаемыми перегородками. И здесь начинаются чудеса. На экране 2 появляются цвета неизвестно откуда и неизвестно каким образом. Например, мы закрыли путь лучам фиолетовому, голубому, синему, желтому и оранжевому и пропустили зеленый и красный лучи. Однако, пройдя через линзу и дойдя до экрана 2, эти лучи исчезли, но вместо них появился желтый. Если посмотреть на экран 1, мы убеждаемся, что желтый луч задержан этим экраном и не может попасть на экран 2, но тем не менее на экране 2 точно такой же желтый цвет. Откуда он взялся?

Такие же чудеса происходят, если задержать все лучи, кроме голубого и оранжевого. Опять исчезнут исходные лучи, а появится белый свет, такой же, как если бы он состоял не из двух лучей, а из семи. Но самое удивительное явление возникает, если пропустить только крайние лучи спектра - фиолетовый и красный. На экране 2 появляется совершенно новый цвет, которого не было ни среди исходных семи цветов, ни среди их остальных комбинаций,- пурпурный.

Эти поразительные феномены заставили Ньютона внимательно рассмотреть лучи спектра и их разные смеси. Если и мы вглядимся в спектральный ряд, то увидим, что отдельные составляющие спектра не отделяются друг от друга резкой границей, а постепенно переходят друг в друга так, что соседние в спектре лучи кажутся более похожими друг на друга, чем дальние. И здесь Ньютон открыл еще один феномен.

Оказывается, для крайнего фиолетового луча спектра наиболее близкими по цвету являются не только синий, но и неспектральный пурпурный. И этот же пурпурный вместе с оранжевым составляет пару соседних цветов для крайнего красного луча спектра. То есть если расположить цвета спектра и смеси в соответствии с их воспринимаемым сходством, то они образуют не линию, как спектр, а замкнутый круг (рис. 1.2), так что наиболее разные по положению в спектре излучения, т. е. наиболее различающиеся физически лучи, окажутся очень близкими по цвету.

«Когда я говорю о свете и лучах как о цветных или вызывающих цвета, следует понимать, что я говорю не в философском смысле, а так, как говорят об этих понятиях простые люди. По-существу же лучи не являются цветными; в них нет ничего, кроме определенной способности и предрасположения вызывать ощущение того или иного цвета. Так же как звук... в любом звучащем теле есть не что иное, как движение, которое органами чувств воспринимается в виде звука, так и цвет предмета есть не что иное, как предрасположение отражать тот или иной вид лучей в большей степени, чем остальные, цвет лучей - это их предрасположение тем или иным способом воздействовать на органы чувств, а их ощущение принимает форму цветов» (Ньютон, 1704).

Рассматривая взаимоотношение между разными по физическому составу лучами света и вызываемыми ими цветовыми ощущениями, Ньютон первый понял, что цвет есть атрибут восприятия, для которого нужен наблюдатель, способный воспринять лучи света и интерпретировать их как цвета. Сам свет окрашен не больше, чем радиоволны или рентгеновские лучи.

Таким образом, Ньютон первый экспериментально доказал, что цвет - это свойство нашего восприятия, и природа его в устройстве органов чувств, способных интерпретировать определенным образом воздействие электромагнитных излучений.

Сейчас мы знаем, что Ньютон ошибся, предположив резонансный механизм генерации цвета (в отличие от слуха, где первый этап преобразования механических колебаний в звук осуществляется именно резонансным механизмом, цветовое зрение устроено принципиально иначе), на для нас более важно другое, то, что Ньютон впервые выделил специфическую триаду: физическое излучение - физиологический механизм - психический феномен, в которой цвет определяется взаимодействием физиологического и психологического уровней. Поэтому мы можем назвать точку зрения Ньютона идеей о психофизиологической природе цвета.

к.т.н. Академик МИА

ООО ИКЦ "Системы и технологии"

Главный научный сотрудник

Аннотация:

В статье на основе анализа оптических опытов Ньютона и новых опытов выявлена неточность выводов Ньютона относительно цветных составляющих светового потока и обосновано, что свет состоит из трех материальных носителей, индивидуальное и совместное воздействие которых на зрительный аппарат животного организма вызывает соответствующие ассоциации головного мозга, отображающие цветовое многообразия природы.

The article based on the analysis of optical experiments of Newton and new experiments revealed the inaccuracy of Newton"s insights regarding color components of light and proved that light consists of three physical media, individual and joint impact on the visual apparatus of the animal organism calls the appropriate Association of the brain that shows the color diversity of nature.

Ключевые слова:

Ньютон; призма; дисперсия; носители цветных составляющих.

Newton; prism; dispersion; carriers of non-ferrous components.

УДК 535.1, 535.6

Опыты Ньютона (1642-1727) по дисперсии света доложены им в 1672 г. Лондонскому Королевскому Обществу . И именно с этого момента результаты опытов подвергались критике известными учеными. Острота складывавшихся в то время отношений между Ньютоном и оппонентами была почти такой же, как и между Бруно и отправившими его на костер членами ученого сообщества Италии. Тем не менее, на сегодняшний день в виду как бы очевидности результатов этих опытов, часть которые легко проверяются при соблюдении условий проведения опытов по описанию Ньютона, выводы великого физика признаны современной наукой в качестве знаний, полученных опытным путем. Для понимания замеченных в экспериментах Ньютона неточностей приводим на рис.1 его схему опытов с двумя призмами.

Рис.1 ([Рисунок 118 из «Оптики» Ньютона (год издания 1721 год). «Пояснение. Пусть S представляет Солнце, F - отверстие в окне, ABC - первую призму, DH - вторую призму, Y - круглое изображение Солнца, образуемое непосредственно пучком света, когда призмы убраны, РТ - удлинённое изображение Солнца, образуемое тем же пучком при прохождении только через первую призму, когда вторая призма убрана, pt - изображение, получаемое при перекрестных преломлениях обеих призм вместе»]

Как известно, Ньютон полученную картину цветных полос назвал дисперсией. В полученной им дисперсии он выделил цвета КРАСНЫЙ, ОРАНЖЕВЫЙ, ЖЕЛТЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ, ГОЛУБОЙ, СИНИЙ, ФИОЛЕТОВЫЙ. Эти цвета он назвал монохроматическими цветами и полагал, что "Все цвета относятся безучастно к любым границам тени, и поэтому различие цветов одного от другого не происходит от различных границ тени, вследствие чего свет видоизменялся бы различным образом, как думали до сих пор философы".

Пропустив разложенный первой призмой световой поток через вторую призму Ньютон полагал, что для всех выделенных им цветовых составляющих соблюдается закономерность - эти цветные составляющие имеют разный коэффициент преломления.

При отмеченных Ньютоном обстоятельствах, которые как бы проявляются в повторяемых кем-либо указанных опытах, необходимо было бы согласиться с его выводами:

Световой поток состоит из семи монохроматических составляющих, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый;

Каждая из перечисленных составляющих имеет свой коэффициент преломления.

При этом отметим, что Ньютон с особой категоричностью отмечал, что полученную им дисперсию он осуществлял на весьма узком отверстии (вероятно, не больше диаметра булавки).

Данные экспериментов Ньютона с призмой интерпретировались физиками вплоть до середины 19 века как доказательства корпускулярной гипотезы светового потока. В 20 веке ученые пересмотрели свое отношение к этим опытам в связи с экспериментами Френеля, Юнга и гипотезой Максвелла об электромагнитной природе светового потока. Но, как отмечал Эйнштейн, «…иистория поисков теории света никоим образом не окончена. Приговор XIX столетия не был последним и окончательным. Для современных физиков вся проблема выбора между корпускулами и волнами существует вновь, теперь уже в гораздо более глубокой и сложной форме. Примем поражение корпускулярной теории света до тех пор, пока мы не обнаружим, что характер победы волновой теории проблематичен» .

Результаты новых экспериментов с призмой создают непреодолимые препятствия для их объяснения с позиций волновой гипотезы светового потока, но вполне легко объясняются с позиций корпускулярной гипотезы.

В новых экспериментах вместо круглого отверстия была использована вертикальная щель по рис.2.

Рис. 2. Новая схема опытов

Ширину щели можно изменять с помощью подвижных непрозрачных створок «а» и «б» черного (темного) цвета. Створки размещаются вертикально на стекле окна. Наблюдая эту щель днем через одну часть (левую или правую, показано штриховой и сплошной стрелками) горизонтально расположенной призмы, мы пронаблюдаем любопытное явление .

Это явление заключается в том, что у образующих щель внутренних граней створок образуется по паре цветных полос. Одну пару составляют вертикальные полосы красного и желтого цвета. Другую пару составляют полосы бирюзового и фиолетового цвета. При этом с увеличением расстояния между призмой и щелью, ширина цветных полос увеличивается, а границы между желтой полосой и бирюзовой сближаются. Сближение границ желтой и бирюзовой полос можно осуществить поворотом призмы вокруг вертикальной оси. При достаточном удалении створок друг от друга между желтой и бирюзовой полосами явно наблюдается полоса белого светового потока (рис.3 слева).

При сдвигании створок «а» и «б» границы между полосами желтого и бирюзового цвета приближаются друг к другу, что ведет к уменьшению ширина полосы белого цвета вплоть до нуля при некоторой ширине щели. Дальнейшее сужение щели приводит к пересечению (наложению) желтой и бирюзовой полос. При этом площадь пересечения желтой и бирюзовой полос окрашивается в зеленый цвет (рис.3, виды II и IV).

Рис.3. Наблюдаемая картина по схеме опыта по рис.2

При изменении угла обзора (со сплошной стрелки на штриховую стрелку) пары цветных полос меняются местами. Но при этом по-прежнему в средней части пересечения желтой и бирюзовой полос имеет место быть полоса зеленого цвета.

Из приведенных на рис. 3 результатов экспериментов следует, что дисперсионная картины содержит полосу зеленого цвета, который не является монохроматическим. Его возникновение определяется пересечением полос желтого и бирюзового цвета. Т.е. зеленый цвет в световом потоке не является монохроматическим. Вводя понятие «носитель цветов» в световом потоке, результат эксперимента позволяет утверждать - возникновение в мозгу человека образа зеленого цвета является следствием одновременного воздействия на чувствительные элементы глаз носителей желтого и бирюзового цвета.

Но если в образование зеленого цвета участвуют два носителя, то он является бихроматическим. Это должно влиять на результаты опытов с двумя призмами П1 и П2 (рис. 4). И это было получено в точном соответствии с ожиданием.

Рис.4. Результаты опытов с двумя призмами

Необходимо отметить, что на рис. 4 при изменении обзора через второе крыло второй призмы окраска участков на концах красной, зеленой и фиолетовой полосок меняются местами.

Из этих опытов следует:

Цвет зеленой полосы не является монохроматическим. Зеленый цвет является следствием образования в головном мозге одновременного воздействия на чувствительные элементы глаз носителей желтого и бирюзового цветов;

Цвет красной полосы не является монохроматическим. Красный цвет является следствием одновременного воздействия на чувствительные элементы глаз носителей желтого и лилового цветов (на рис. 4 - нижняя полоса дисперсионной картины);

Цвет фиолетовой полосы не является монохроматическим. Фиолетовый цвет является следствием одновременного воздействия на чувствительные элементы глаз носителей лилового и бирюзового цветов (на рис. 4 - верхняя полоса дисперсионной картины);

Цвет желтой полосы, как и цвет бирюзовой полосы, является монохроматическим.

Полоски красного, зеленого и фиолетового цветов от первой призмы при пропускании через втору призму уменьшаются по длине на линейную величину соответствующих двух цветов, образующихся на концах этих полосок.

1. Гипотеза Нютона о цветных составляющих светового потока, по которой солнечный свет состоит из семи монохроматических цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый) не соответствует действительности.

2. Индивидуальных (моно) носителей красного, зеленого и фиолетового цветов в природе не существует. Эти цвета являются следствием воздействия на чувствительную систему глаз не менее двух носителей.

3.В природе существуют три носителя - носитель бирюзового, носитель желтого и носитель лилового цветов. Многообразие цветных оттенков определяется комбинацией соответствующих количеств носителей бирюзового, лилового и желтого цветов (Бог Любит Жизнь).

4. Ограничение числа носителей светового потока числом 3 позволяет утверждать, что белый цвет светового потока определяется одновременным воздействием на глаз равных долей носителей бирюзового, лилового и желтого цветов.

Библиографический список:

Рецензии:

22.06.2017, 15:44 Сухарев Илья Георгиевич
Рецензия : Рецензия на статью ОПЫТЫ НЬЮТОНА С ПРИЗМОЙ: СУЩНОСТЬ И СЛЕДСТВИЯ (автор Тарханов Олег Владимирович к.т.н. Академик МИА, ООО ИКЦ "Системы и технологии", Главный научный сотрудник). Главное следствие опытов Ньютона есть вывод, что белый свет Солнца содержит в себе спектр волн различных частот. Для опыта использовалось свойство зависимости угла преломления от частоты волны, проходящей через границу раздела двух сред с разной плотностью. Пропуская свет через призму, где имело место двойное лучепреломление, на экране можно было видеть цветовую гамму. Он, как признанный автор этого опыта, выделил 7 основных цветов. К слову сказать, будь он дальтоником, их было бы меньше. Но это совершенно неважно для смысла опыта, названного дисперсией, то есть разложением светового пучка волн на частотные составляющие. Подобный опыт может быть произведен, например, в диапазоне СВЧ с диэлектрической радиопрозрачной призмой и смысл его останется прежним без выделения каких-либо цветовых гамм. Опыты автора статьи можно условно разделить условно на 2 темы. Первую можно условно назвать наблюдением калйдоскопических эффектов, а вторую - свойством зрения воспринимать смешанные цвета как цвет, отличающийся от исходных. Первый опыт весьма положительно влияет как на детей, так и на взрослых, а вторым опытом профессионально пользуются художники и изготовители систем сведения лучей кинескопов. То есть, речь идет об эффектах известных. Публикацию не рекомендую.

5.07.2017, 17:24
Рецензия : Если большую часть ответов автора на рецензии и отзывы адаптировать к формату статьи в виде ли обсуждения и дискуссии, в другом виде, то рецензент выражает положительную реакцию на статью и рекомендует её к опубликованию. С уважением к автору!

Комментарии пользователей:

Еще в 60-е гг. XVII в. Ньютон заинтересовался оптикой и сделал открытие, которое, как казалось сначала, говорило в пользу корпускулярной теории света. Этим открытием было явление дисперсии света и простых цветов.

Разложение белого света призмой в спектр было известно очень давно. Однако разобраться в этом явлении до Ньютона никто не смог. Ученых, занимающихся оптикой, интересовал вопрос о природе цвета. Наиболее распространенным было мнение о том, что белый свет является простым. Цветные же лучи получаются в результате тех или иных его изменений. Существовали различные теории по этому вопросу.

Изучая явление разложения белого света в спектр, Ньютон пришел к заключению, что белый свет является сложным светом. Он представляет собой сумму простых цветных лучей.

Ньютон работал с простой установкой. В ставне окна затемненной комнаты было проделано маленькое отверстие. Через это отверстие проходил узкий пучок солнечного света. На пути светового луча ставилась призма, а за призмой экран. На экране Ньютон наблюдал спектр, т.е. удлиненное изображение круглого отверстия, как бы составленного из многих цветных кружков. При этом наибольшее отклонение имели фиолетовые лучи - один конец спектра - и наименьшее отклонение - красные - другой конец спектра.

Но этот опыт еще не являлся убедительным доказательством сложности белого света и существования простых лучей. Он был хорошо известен, и из него можно было сделать заключение, что, проходя призму, белый свет не разлагается на простые лучи, а изменяется, как многие думали до Ньютона.

Для того чтобы подтвердить вывод о том, что белый свет состоит из простых цветных лучей и разлагается на них при прохождении через призму, Ньютон проводил другой опыт. В экране, на котором наблюдался спектр, делалось также малое отверстие. Через отверстие пропускали уже не белый свет, а свет, имеющий определенную окраску, говоря современным языком, монохроматический пучок света. На пути этого пучка Ньютон ставил новую призму, а за ней новый экран. Что будет наблюдаться на этом экране? Разложит он одноцветный пучок света в новый спектр или нет? Опыт показал, что этот пучок света отклоняется призмой как одно целое, под определенным углом. При этом свет не изменяет своей окраски. Поворачивая первую призму, Ньютон пропускал через отверстие экрана цветные лучи различных участков спектра. Во всех случаях они не разлагались второй призмой, а лишь отклонялись на определенный угол, разный для лучей различного цвета.

После этого Ньютон пришел к заключению, что белый свет разлагается на цветные лучи, которые являются простыми и призмой не разлагаются. Для каждого цвета показатель преломления имеет свое, определенное значение. Цветность этих лучей и их преломляемость не может измениться «ни преломлением, ни отражением от естественных тел, или какой-либо иной причиной», - писал Ньютон. Это открытие произвело большое впечатление. В 18 в. французский поэт Дювард писал: «Но что это? Тонкая сущность этих лучей не может изменяться по своей природе! Никакое искусство не в состоянии его разрушить, и красный или синий луч имеет свою окраску, побеждая все усилия» .

Основы спектрального анализа могут быть охарактеризованы так:

«Свет какого-нибудь источника может быть источника может быть разложен на ряд элементов, которые в отдельности создают впечатление цветов. Эти элементы нельзя разграничить резко, они постепенно переходят друг в друга. Простейшим способом свет можно разложить при помощи стеклянной призмы. Именно этим методом Ньютон произвел ряд опытов, которые привели его к основанию физической оптики и позволили сделать один из крупнейших вкладов в науку. Пучок солнечного света входит в темную комнату сквозь отверстие в ставне и падает на стеклянную призму. Выходящий из призмы свет образует окрашенную полосу, называемую спектром. Красный конец спектра образован лучами, наименее отклоняемыми при прохождении сквозь призму, фиолетовый - наиболее отклоняемыми. Остальные цвета располагаются между указанными пределами без каких-либо резких границ раздела…»

Эти исследования привели ученого к изобретению первого зеркального телескопа (1688). Ньютон исследовал также интерференцию света. Несмотря на то, что его опыты подтверждали волновую теории света, он решительно выступал против нее и отстаивал гипотезу, согласно которой источник выбрасывает малейшие материальные частицы - корпускулы. Эту теорию некоторое время полностью отрицали, но теперь она снова возрождается в измененной форме.

Еще более убеждает нас в силе науки то, как был взвешен… земной шар. Казалось бы, это исключено. Однако ученые нашли такую возможность. Был использован закон всемирного тяготения, открытый Исааком Ньютоном.

Вспомним еще раз: чем больше масса тела, тем с большей силой оно притягивает к себе другие тела. Кавендиш определил, с какой силой массивный свинцовый шар притягивал к себе маленькие шары, а затем сравнил эту силу с другой силой - притяжением маленьких шаров Землей, то есть их весом. Во сколько раз эта, вторая сила больше первой, во столько же раз масса Земли больше массы большого свинцового шара. Так была и взвешена Земля! Масса ее оказалась равной примерно 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн. Зная вес и объем Земли, ученые легко вычислили ее среднюю плотность: она равняется 5,5 г/см3, другими словами, вещество, из которого состоит земной шар, в 5,5 раза тяжелее воды.