惠更斯跟牛顿在一起,牛顿跟有过节的惠更斯在讨论一个实验。
惠更斯说:“光是波动的,是一群波。”
牛顿摇摇头说:“光是一堆粒子。这些粒子可以用棱镜筛选出不同颜色的光子。”
惠更斯说:“棱镜筛选出的都是光子,只不过他们有自己的波长,波长不一样。”
牛顿没有多说什么,取来两块玻璃体,一块是14英尺望远镜用的平凸镜,另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜,使其平面向下,当把玻璃体互相压紧时,就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色,形成色环。
于是这些颜色又在圆环中心相继消失。
牛顿对惠更斯说:“这个色环,你观察过吗?”
惠更斯兴奋的说:“头一次看到。”
牛顿在压紧玻璃体时,在别的颜色中心最后现出的颜色,初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环,再压紧玻璃体时,这色环会逐渐变宽,直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去,第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出,并成为包在最内层颜色外面的一组色环,最后一种颜色是黑点。
如果抬起上面的玻璃体,使其离开下面的透镜,色环的直径就会偏小,其周边宽度则增大,直到其颜色陆续到达中心,后来它们的宽度变得相当大,就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。
牛顿说:“我测量了六个环的半径(在其最亮的部分测量),发现这样一个规律:亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数,即1、3、5、7、9、11,而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数,即2、4、6、8、10、12。例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面,水平轴画出了用整数平方根标的距离:√1=1√2=1.41,√3=1.73,√4=2,√5=2.24等等。”
惠更斯笑说:“不错,你的发现很有意思。”
牛顿说:“在这些距离处,我还观察到交替出现的光的极大值和极小值。”
惠更斯细细的看着,牛顿继续介绍说:“两玻璃之间的垂直距离是按简单的算术级数,1、2、3、4、5、6……增大的。这样,知道了凸透镜的半径后,就很容易算出暗环和亮环处的空气层厚度,牛顿当时测量的情况是这样的:用垂直入射的光线得到的第一个暗环的最暗部分的空气层厚度为1/189000英寸,将这个厚度的一半乘以级数1、3、5、7、9、11,就可以给出所有亮环的最亮部分的空气层厚度,即为1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它们的算术平均值2/178000,4/178000,6/178000……等则是暗环最暗部分的空气层厚度。”
牛顿把装置产生的干涉暗环半径为公式写出来了,等于√(kRλ),其中k=0,1,2……
牛顿说:“我还用水代替空气,从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹,而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。所以更加证实了光子是颗粒。”
惠更斯说:“这个装置可以用来检验光学元件表面的准确度.如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力,能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化,条纹就会移动。用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化。”
牛顿得意的说:“服不服?”
惠更斯说:“按理说,光的波动性的最好证明之一,你恰恰证实了我的结构。”
牛顿看着‘执迷不悟’的惠更斯,带着狡辩的语气说:“光是一束通过窨高速运动的粒子流,是一阵容易反射,一阵容易透射的一种诡异粒子。”
惠更斯说:“什么乱七八糟的,明明是波动性,你为什么要用这种诡异的方法来解释。我承认你的牛顿环做的很好,但是光是波动的。”
牛顿继续说:“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态,这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原,并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面,在两次复原之间,则容易被下一个折射面的反射。”
惠更斯说:“这是什么狗屁说法?”
牛顿继续耐心的解释说:“每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为阵发的间隔。”