科普文對牛頓三稜鏡合成白光實驗的誤解

 對於教科書或是科普文常見的牛頓色散實驗，一直覺得有個奇怪的bug，就是常會看到裡面說牛頓「利用一個三稜鏡，將白光色散；再利用另一個三稜鏡，再將色光合成成白光...」類似這種論述。

開始正題以前，也請大家多多小額捐款支持  Lis情境科學教材 ，他們的影片跟教材很棒，這次也是跟他們線上討論好幾次，交換參考資料，也因此才去找了牛頓的 光學 原著來看，他們的備課相關資料裡面的資料真的相當棒，參考文獻也很值得去看看。

首先，如果你搜尋一下類似 「色散出的七色光再通過另一個稜鏡後合成白光...」你會看到大多都是說再倒放一個3稜鏡就能合成回去...。呃...色散開的色光，這樣合回去?

找一下YouTube影片，如下面這幾個
1、Newton's Prism Experiment 
      2:25是一個三稜鏡色散

      

     3:55是三稜鏡色散後用凸透鏡合回去，這OK，牛頓確實有類似的實驗[Pg 116]

或是進階用透鏡聚光再用三稜鏡處理

但是，用兩個三稜鏡的，網路上的圖片都很怪，也沒有正確呈現色散再合成白光的影片

        4:18 兩片三稜鏡拼合這種很常見，不過中間沒有先看到色散阿，而且如果仔細看合成光束，會發現應該只是色散光的橫向位移。

尤有甚者，會出現這種狀況

DISPERSION OF A WHITE LIGHT BY A GLASS PRISM at 2:57

哦..右邊的三稜鏡，接收到入射的色散光，不可能這樣吧???

Khan Academy  的 Newton's prism experiment 這個才對吧

BUT...就是這個BUT(請自行配上嚴8配音)，這樣也沒有合成回去，合成回去應該是把這些分開的光線再混成，不管用折射、反射、漫射都好...然後用合成回去的光再次進行稜鏡色散。

牛頓真的做了很多種驗證，不過我這邊就舉出他做的最重要的兩種

1、漫射光合成：這個應該是用視覺驗證，說服力比較低

2、兩個三稜鏡的合光實驗：這真的是天才，一個三稜鏡不夠，那就兩個，所以總共要三個...看不懂我講甚麼，那看圖吧

以下是用 Ray Optic Simulation 模擬的(都修改自  色散   貢獻者：Yi-Ting Tu)，可以自己點連結去玩看看

1、色散肉眼觀察 綠色箭頭是鏡子，用來調整模擬漫射光角度

2、三個三稜鏡的合光實驗  這應該才是單純用三稜鏡的合光，真是天才

    

3、雙三菱鏡，無法合成白光，但是若是再加一個透鏡，也可以將色散光合回一個點

最後，牛頓發現，透過圓孔後色散會是一個長方形，但是再用另一個三稜鏡觀察，又會變回圓形，你看懂原因了嗎?