牛頓從肥皂泡的啟示中發現的重要原理,光的色散和聚合原理的內容

時間 2021-10-14 22:50:26

1樓:手機使用者

讓一束白光射到玻璃稜鏡上,光線經過稜鏡折射以後就在另一側面的白紙屏上形成一條彩色的光帶,其顏色的排列是靠近稜鏡頂角端是紅色,靠近底邊的一端是紫色,中間依次是橙黃綠藍靛,這樣的光帶叫光譜。光譜中每一種光的色散:因為各種色光的波長不同,其折射率也不同,當用一快三稜鏡對複色光進行散射時,波長長的排在上面(也就是紅光)波長短的排在下面,也就是紫光,中間分別為橙黃綠藍靛。

光的聚合:如果是在空中交匯進入人的眼睛,請參考8年級教材即可,但是還有一些特例:如:

當紙上有紅色的字,用紅光照時,就是全紅,用綠光照射時,紙是綠色,字是黑色。記住下面的話:因為白色反射所有色光,黑色吸收所有色光,同色反同光,同色透同光。

色光不能再分解出其他色光,稱它為單色光。由單色光混合而成的光

2樓:劍君烴

光的色散:因為各種色光的波長不同,其折射率也不同,當用一快三稜鏡對複色光進行散射時,波長長的排在上面(也就是紅光)波長短的排在下面,也就是紫光,中間分別為橙黃綠藍靛。

光的聚合:如果是在空中交匯進入人的眼睛,請參考8年級教材即可,但是還有一些特例:如:

當紙上有紅色的字,用紅光照時,就是全紅,用綠光照射時,紙是綠色,字是黑色。記住下面的話:因為白色反射所有色光,黑色吸收所有色光,同色反同光,同色透同光。

牛頓對我重大影響的事蹟

3樓:蘇堤舊事

牛頓,偉大的英國物理學家,2023年12月25日生於林肯郡伍爾索普村的一個農民家庭.12歲他版在格蘭撒姆的權

公立學校讀書時,就表現了對實驗和機械發明的興趣,自己動手製作了水鍾、風磨和日晷等.2023年,牛頓就讀於劍橋大學的三一學院,成了一名優秀學生.2023年,年僅27歲,就擔任了劍橋的數學教授.2023年當選為英國皇家學會會員.

1685~2023年,在天文學家哈雷的鼓勵和贊助下,牛頓發表了著名的《自然哲學的數學原理》,完成了具有歷史意義的發現——運動定律和萬有引力定律,對近代自然科學的發展,作出了重大貢獻.2023年,當選為英國皇家學會會長.2023年3月27日,逝世於倫敦郊外的一個小村落裡.

牛頓不僅對於力學,在其他方面也有很大貢獻.在數學方面,他發現了二項式定理,創立了微積分學;在光學方面,進行了太陽光的色散實驗,證明了白光是由單色光復合而成的,研究了顏色的理論,還發明瞭反射望遠鏡.

科學家牛頓有哪些發明

4樓:匿名使用者

1-3 牛頓運動學三定律

4 萬有引力定律

5 發明反射望遠鏡

6 動量守恆定律

7 角動量守恆定律

8 二項式定理

9 牛頓恆等式

10 微積分

11 光的色散

(1)牛頓的數學成就

17世紀以來,原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題,例如:如何求出物體的瞬時速度與加速度?如何求曲線的切線及曲線長度(行星路程)、矢徑掃過的面積、極大極小值(如近日點、遠日點、最大射程等)、體積、重心、引力等等;儘管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就,但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。

當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法:正流數術(微分)和反流數術(積分),反映在2023年的《運用無限多項方程》、2023年的《流數術與無窮級數》、2023年的《曲線求積術》三篇**和《原理》一書中,以及被儲存下來的2023年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。

所謂“流量”就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等,“流數”就是流量的改變速度即變化率,寫作等。他說的“差率”“變率”就是微分。與此同時,他還在2023年首次公佈了他發明的二項式定理。

牛頓利甩它還發現了其他無窮級數,並用來計算面積、積分、解方程等等。2023年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的s作為微積分符號,從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現,成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析(牛頓稱之為“藉助於無限多項方程的分析”),並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等,這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士j.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答,這是變分法的最初始問題,半年內全歐數學家無人能解答。

2023年,一天牛頓偶然聽說此事,當天晚上一舉解出,並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說:“從這鋒利的爪中我認出了雄獅”。

(2)牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作(2023年)。該書用標副標題是“關於光的反射、折射、拐折和顏色的**”,集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論(稜鏡光譜實驗)。從2023年起,他開始磨製透鏡和自制望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說:

“我在2023年初做了一個三角形的玻璃稜鏡,以便試驗那著名的顏色現象。為此,我弄暗我的房間……”接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的稜鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻,乃是光的本色。

“色光乃是白光的變種。牛頓細緻地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有稜鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形,接著他又試驗“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“將稜鏡放在外邊”再通過孔、“玻璃的不平或偶然不規則”等的影響;用兩個稜鏡正倒放置以“消除第一稜鏡的效應”;取“來自太陽不同部分的光線,看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響”;並“計算各色光線的折射率”,“觀察光線經稜鏡後會不會沿曲線運動”;最後才做了“判決性試驗”:

在稜鏡所形成的彩色帶中通過螢幕上的小孔取出單色光,再投射到第二稜鏡後,得出核色光的折射率(當時叫“折射程度”),這樣就得出“白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體”。這個驚人的結論推翻了前人的學說,是牛頓細緻觀察和多項反覆實驗與思考的結果。

在研究這個問題的過程中,牛頓還肯定:不管是伽利略望遠鏡(凹、凸)還是開普勒望遠鏡(兩個凸透鏡),其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大30~40倍。

2023年他將此鏡送皇家學會儲存,至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法,至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的“牛頓環”現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外,他作了現代實驗所能想到的一切實驗,並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的“突發”或“切合”,即週期性的時而突然“易於反射”,時而“易於透射”,他甚至測出這種等間隔的大小,如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為1/89000英寸(即現今2854×10-10米),正好與現代波長值5710×10-10米相差一半!

《光學》第三篇是“拐折”(他認為光線被吸收)即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭髮絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束“光帶”(今稱衍射圖樣)等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。

他的31個疑問極具啟發性,說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》

一、二篇中視光為物質流,即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子,在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進,他是傾向於粒子說的,但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面,牛頓指出流體粘性阻力與剪下率成正比,這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比,符合這種規律的(如、空氣與水)稱為牛頓流體。

在熱學方面,牛頓的冷卻定律為:當物體表面與周圍形成溫差時,單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面,他指出聲速與大氣壓強平方根成正比,與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待,後來p.s.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

(3)牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方**體系,給物理學及整個自然科學的發展,給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這裡只簡略勾畫一些輪廓。

牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的,一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋,這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義,同時也導致了機械論的盛行。事實上,牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作“與吸引或排斥力有關的事物”。例如他最早闡述了化學親和力,把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭;認為“通過運動或發酵而發熱”;火藥**也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程,等等。

這種機械觀,即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點,把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等,作為整個物理學的通用思考模式。可以認為,牛頓是開始比較完整地建立物理因果關係體系的第一人,而因果關係正是經典物理學的基石。

牛頓在科學方**上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣,不只是創立了某一種或兩種新方法,而是形成了一套研究事物的方**體系,提出了幾條方**原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法:

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說:“哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力,而後用這些方去論證其他的現象。

”科學史家i.b.cohen正確地指出,牛頓“主要是將實際世界與其簡化數學表示反覆加以比較”。

牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠,也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分(如微分、原子觀點),綜合是從部分到整體(如積分,也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等)。牛頓在《原理》中說過:

“在自然科學裡,應該像在數學裡一樣,在研究困難的事物時,總是應當先用分析的方法,然後才用綜合的方法……。一般地說,從結果到原因,從特殊原因到普遍原因,一直論證到最普遍的原因為止,這就是分析的方法;而綜合的方法則假定原因已找到,並且已經把它們定為原理,再用這些原理去解釋由它們發生的現象,並證明這些解釋的正確性”。

③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。

“用歸納法去從中作出普通的結論”,即得到概念和規律,然後用演繹法推演出種種結論,再通過實驗加以檢驗、解釋和**,這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理,即表明由歸納法得出的普遍結論,又可用演繹法去推演出其他結論。

④物理——數學方法。牛頓將物理學範圍中的概念和定律都“儘量用數學演出”。愛因斯坦說:

“牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎,從這個基礎出發他用數學的思維,邏輯地、定量地演繹出範圍很廣的現象並且同經驗相符合”,“只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求,微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一”。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方**原理集中表述在《原理》第三篇“哲學中的推理法則”中的四條法則中,此處不再轉引。概括起來,可以稱之為簡單性原理(法則1),因果性原理(法則2),普遍性原理(法則3),否證法原理(法則4,無反例證明者即成立)。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理:

“自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用,並且儘可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則,從而匯出事物的原因和結果”。

牛頓的哲學思想和方**體系被愛因斯坦贊為“理論物理學領域中每一工作者的綱領”。這是一個指引著一代一代科學工作者前進的開放的綱領。但牛頓的哲學思想和方**不可避免地有著明顯的時代侷限性和不徹底性,這是科學處於幼年時代的最高成就。

牛頓當時只對物質最簡單的機械運動作了初步系統研究,並且把時空、物質絕對化,企圖把粒子說外推到一切領域(如連他自己也不能解釋他所發現的“牛頓環”),這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的“第一原因”“不一定是機械的”時,提出了“這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝”的問題,(《光學》,疑問29),並長期轉到神學的“科學”研究中,費了大量精力。但是,牛頓的歷史侷限性和他的歷史成就一樣,都是啟迪後人不斷前進的教材。

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