光的色散（Dispersion of light）指的是復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象.牛頓在1666年最先利用三棱鏡觀察到光的色散，把白色的太陽(yáng)光分解為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光，從而讓人們認(rèn)識(shí)到白色的太陽(yáng)光是由多種色光組成的.

1.設(shè)計(jì)并進(jìn)行三棱鏡實(shí)驗(yàn)

牛頓從笛卡兒的棱鏡實(shí)驗(yàn)得到啟發(fā)，又借鑒胡克和玻意耳的分光實(shí)驗(yàn)：胡克用一只充滿水的燒瓶代替棱鏡，光屏距離折射位置大約為60cm，玻意耳把三棱鏡散射的光投到1m多高的天花板上，而牛頓則將距離擴(kuò)大為6～7m，從室外由洞口進(jìn)入的太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡后直接投射到對(duì)面的墻上.這樣，他就獲得了展開(kāi)的光譜，而前面幾位的實(shí)驗(yàn)只看到兩側(cè)帶顏色的光斑.

2.牛頓提出解釋光譜的理論

那么，如何正確地解釋太陽(yáng)光（白光）通過(guò)三棱鏡后形成光譜的現(xiàn)象呢？經(jīng)過(guò)一番思考，牛頓得出以下結(jié)論：白光是由各種不同顏色的光組成的，玻璃對(duì)各種色光的折射率不同，當(dāng)白光通過(guò)棱鏡時(shí)，各色光以不同角度折射，結(jié)果就被分開(kāi)成顏色光譜.白光通過(guò)棱鏡時(shí)，向棱鏡的底邊偏折，紫光偏折最大，紅光偏折最小.

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述理論的正確性

牛頓的這一科學(xué)論斷是和當(dāng)時(shí)已經(jīng)傳了上千年的觀念格格不入的.他預(yù)料會(huì)遭到科學(xué)界的反對(duì)，于是又做了一個(gè)很有說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)，牛頓把這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱為“判決性試驗(yàn)”.首先，牛頓將房間的百葉窗放下，房間頓時(shí)暗了下來(lái).百葉窗上有一個(gè)事先挖好的小洞，外面的陽(yáng)光透過(guò)這個(gè)小孔投射在三棱鏡上，透過(guò)三棱鏡后，色散成一條彩帶投射在牛頓設(shè)置的屏幕上.屏幕中間開(kāi)有一個(gè)垂直的狹縫，牛頓隨后將三棱鏡不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，使光譜的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七條色帶，依次投射到狹縫上.在屏幕的后面，牛頓又設(shè)置了一道三棱鏡，這樣，七色光一次透過(guò)第一道屏幕狹縫，再經(jīng)過(guò)第二道三棱鏡，最后投射到第二道屏幕上.這時(shí)奇異的現(xiàn)象出現(xiàn)了，第二道屏幕上只出現(xiàn)單一的色光，卻不再出現(xiàn)七色光譜.被第一塊三棱鏡折射最厲害的紫光，經(jīng)過(guò)第二塊三棱鏡也偏折得最多.由此可見(jiàn)，白光能分解成不同顏色的光，這些光已是單色的了，棱鏡不能再分解它們.

然而牛頓并沒(méi)有因此止步，他回到實(shí)驗(yàn)室，用一只很大的凸透鏡代替了第二個(gè)三棱鏡.結(jié)果，經(jīng)過(guò)第一個(gè)三棱鏡色散后的光譜投射到凸透鏡上，所有七種顏色的光會(huì)聚成一束白光！這個(gè)實(shí)驗(yàn)無(wú)可爭(zhēng)辯地證實(shí)：白光是由這些色光混合而成的.

4.牛頓對(duì)光的色散研究成果

牛頓通過(guò)一系列的色散實(shí)驗(yàn)和理論研究，把結(jié)果歸納為幾條，其要點(diǎn)如下：

①光線隨著它的折射率不同而顏色各異.顏色不是光的變樣，而是光線本來(lái)就固有的性質(zhì).

②同一顏色屬于同一折射率，反之亦然.

③顏色的種類和折射的程度為光線所固有，不因折射、反射和其他任何原因而變化.

④必須區(qū)別本來(lái)單純的顏色和由它們復(fù)合而成的顏色.

⑤不存在自身為白色的光線.白色是由一切顏色的光線適當(dāng)混合而產(chǎn)生的.事實(shí)上，可以進(jìn)行把光譜的顏色重新合成而得到白光的實(shí)驗(yàn).

⑥根據(jù)以上各條，可以解釋三棱鏡使光產(chǎn)生顏色的原因與形成虹的原理等.

⑦不發(fā)光物體的顏色是由于該物質(zhì)對(duì)某種光線反射得多，而對(duì)其他光線反射得少的原因.

⑧由此可知，顏色是光（各種射線）的質(zhì)，因而光線本身不可能是質(zhì).因?yàn)轭伾@樣的質(zhì)起源于光之中，所以現(xiàn)在有充分的根據(jù)認(rèn)為光是實(shí)體.

以上可看出牛頓在對(duì)光的色散研究中，采用了實(shí)驗(yàn)歸納——假說(shuō)理論——實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的典型的物理規(guī)律的研究方法，并滲透著分析的方法（把白光分解為單色光研究）和綜合的方法（把單色光復(fù)合為白光）等物理學(xué)研究的方法.

光的色散現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是17世紀(jì)的事情，這在當(dāng)時(shí)并無(wú)特別重要的意義，但是牛頓的那些實(shí)驗(yàn)卻開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)的重要領(lǐng)域——光譜學(xué).