【种花家务·物理】4-6-03光的色散『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第六章光的波动性
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】
§6-3光的色散
【01】在日常生活中我们早就知道，在白光里“包含”着各种颜色的光。在前面讲光的干涉时，也曾经通过薄膜干涉现象把白光里的颜色显示出来；然而白光究竟是由哪些颜色的光组成的呢？让我们通过实验来进一步研究它。
【02】如图6·17所示，让一束自光穿过狭缝，射到一个玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后，就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，它的颜色总是这样排列的：靠近棱镜顶角的一端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是：橙、黄、绿、蓝、靛。这样的光带叫做光谱。图6·17的实验表明：白光经过棱镜折射以后会分解成各种不同的色光来。
【03】如果在屏上有颜色光带的地方开一条狭缝，让任何一种颜色的色光通过狭缝，射到狭缝后面另一个棱镜上，将会发现，这种色光经过棱镜的折射以后，只会发生偏折，不能再从中分解出其他色光来，这表明：每一种颜色的光只含有一种成分，不能再分解开来。光谱中的每一种色光，我们称它做单色光。
【04】如果在图6·17中棱镜和白屏之间再放一个凸透镜（会聚透镜），如图6·18所示，那么原来被棱镜分解开来的彩色光带，经过凸透镜的折射以后又会聚拢来，在屏上形成一条狭长的白色光带。从图6·17白光分解的实验和图6·18各种被分解成的色光又复合成白光的实验表明：白光是由各种单色光混合而成的。
【05】由单色光混合而成的光叫做复色光，自然界中的太阳光，白炽电灯和日光灯发出的光等都是复色光（白光），把复色光分解成单色光的现象叫做光的色散。
【06】应当怎样根据光的波动性来解释光的色散现象呢？
【07】原来，光波都有它一定的频率；在一定的媒质中传播时，又有一定的波长和传播速度，光的颜色是由光波的频率决定的。一种单色光的颜色不同于另一种，也就是这种光波的频率跟另一种光波的频率不同而已。复色光（白光）就是由各种频率不同的单色光混合而成的，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫就是组成它的几种主要的色光。根据实验的测定知道：红光的频率最小，紫光的频率最大，各色光的频率大小的次序如下表所列。
【08】为什么光谱中各种色光位置排列的次序和上表中各种色光按频率大小排列的次序是一致的呢？
【09】白光在真空中传播的速度是一定的，它的数值 c 已经从实验中测定出来了（见第一章）。既然白光是各种频率的单色光混合而成的，那就是说各种频率的光在真空中传播的速度也都彼此相同，都等于 c（在空气中近似等于c）。但是不同频率的单色光在媒质中传播时，由于受到媒质的作用，传播速度都比在真空中的速度小，并且速度的大小互不相同。白光从真空（或空气）进入棱镜后，因为速度的改变而发生折射，折射率 ，v 就是光在媒质中的传播速度，由于不同颜率的色光在媒质中的 v 不同，因而折射率 n 也随着频率f的不同而不同。实验指出：同一种媒质，对于频率较小的色光（例如红光）折射率也比较小：对于频率较大的色光，折射率也较大。根据公式
，当白光射入棱镜时，无论对于哪一种频率的色光来说，入射角 a 是相同的，但是折射率 n 是互不相同的，因而折射角 r 以及发生两次折射以后的偏向角 δ，也就随着频率的不同而不同了，这样白光通过棱镜时就形成色散现象。
【10】根据图6·19和公式 ，在入射角 a 相同的情况下，红光的折射率 n₁ 最小，所以折射角 r₁ 最大，从而偏向角 δ₁ 最小，因而红光发生的偏折也就最少，这样它在光谱中处在靠近顶角的一端；随着频率的逐渐增大，橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光的偏向角也依次增大，因而在光谱中也就按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的次序排列起来；紫光的折射率最大，折射角最小，从而偏向角 δ₂ 最大，在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边的一端。
