牛顿系列之五:两台反射望远镜

作者:魏德勇来源:蝌蚪五线谱发布时间:2015-05-12

直到现在,安装在英国威尔逊山的100英寸反射望远镜和派洛玛山上的200英寸反射望远镜都是牛顿式的反射望远镜,而且堪称目前最先进的望远镜。这便是牛顿为人类带来的最大贡献之一。
 

  公元1668年的一天,英国剑桥大学校园东北角,牛顿在研究所开始新一轮的光学试验。这个试验要求在黑暗的环境里进行,因此须用厚帘布把窗户严严实实地遮住。一束阳光从圆圆的小孔中射进来,照在对面硕大的白色银幕上。这束光的中间横放着一个三棱镜,可以把白色的阳光分解成瑰丽的七色光带照映在银幕上。这次,他准确地测量了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七种光带的位置,以及比原来的光点偏移的距离。

  牛顿有些恍然大悟:“既然阳光含有这七种颜色,那么把这七种颜色重新聚在一起,就可以还原成白光了呀!”于是,牛顿又准备了质材相同、大小一样的第二个三棱镜,按想象进行试验,果然还原成白光了。

  牛顿由此得出结论:阳光看上去呈白色,实际上是由红到紫的七种不同颜色的光聚集而成的。每一个颜色的光通过三棱镜进行折射;但折射的角度各不相同。这些红、黄、蓝等颜色的光同时映进人的眼里,自然就显现为白光。

光学实验

牛顿在进行光学实验。

 

  牛顿如此费劲研究光的颜色,是要摸透光的反射原理;摸透光的反射原理,其主要目的就是制造新型的望远镜。

  制造新型望远镜,是牛顿重返剑桥大学的第一个重要课题。1667年初,由于瘟疫的平息,牛顿结束了家乡十八个月的潜心研究,终于回到心仪已久的大学校园。关键十八个月的努力,让他很快得到校方的认可;经校委会推荐,牛顿被评为三一学院的低级研究员。研究员有固定的工资,也可以申请合理的实验费用。牛顿从此不再为经济问题发愁。

  当时的科学家们热衷于发明先进的望远镜,以解决星空观测问题。50多年前,科学家伽利略开始用折射望远镜观察星空;但这种望远镜很落后,不但出现严重的色散现象,而且影像也比较模糊。牛顿作为剑桥大学光学研究所的骨干之一,发明新型望远镜是当仁不让的事情。这就是他为什么日复一日在封闭的研究所做光学试验的主要原因。

  实验中有一个物件很关键,那便是各种材料组成的凹面镜。牛顿在研究所不远处的寓所里,亲自磨光镜子的凹面。虽然很累,但很快乐,毕竟是他最感兴趣的事儿。牛顿所用的材料是铜、锡和砷混合制成的合金。这种合金市面上没有,是他自己研制的。

  半年后的一天,牛顿终于做成一个新型望远镜,他称之为反射望远镜。此镜虽然只有长度15cm, 2.5cm直径,却能把原物象放大40倍,并且非常清晰。正如牛顿自己所说,这架反射望远镜放大倍数能与一架6英尺的折射望远镜相媲美。

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牛顿的反射望远镜。

 

  牛顿研究的步伐没有停止。1671年,他又动手做了一架比原来那架望远镜大得多的反射望远镜。国王查理二世得知后,便主动要求看看这架号称当时最先进的望远镜。国王给牛顿回复鼓励说:“做得好极了,希望今后更要更努力从事研究,任何情况下都不要放弃呀!”这架望远镜至今还躺在英国皇家学会的图书馆里,供世人瞻仰。

  牛顿因为发明反射望远镜,得到大家的认可,并在欧洲享有盛名。1672年,29岁的牛顿被推荐加入英国皇家学会,成为当时获得科学界最高荣誉的最年轻的人。他给皇家学会干事奥尔登伯格的信件中写道:“我发明的这架望远镜得到学会的承认,这是我料想不到的事情。事实上,连我本人也没有认识到它会有这么大的价值。”这种谦虚的胸襟让世人赞叹不已。

  直到现在,安装在英国威尔逊山的100英寸反射望远镜和派洛玛山上的200英寸反射望远镜都是牛顿式的反射望远镜,而且堪称目前最先进的望远镜。这便是牛顿为人类带来的最大贡献之一。

英国威尔逊山的100英寸反射望远镜

英国威尔逊山的100英寸反射望远镜。


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