牛顿通过三棱镜分解白光，证明白光是由七种颜色光组成，并成功将其重新合成为白光。

三棱镜最核心的作用是‌让白光发生色散‌，把混合光分解成红橙黄绿蓝靛紫七种颜色的光 。

• ‌分光看成分‌：因为不同颜色的光在玻璃里拐弯角度不一样，三棱镜能把白光拆开，常用于光谱分析 。
• ‌改变光方向‌：通过折射或反射，调整光线传播路线，广泛用在望远镜、显微镜和相机里 。
• ‌眼科治病‌：医生用来矫正斜视、复视，或者检查眼睛位置，帮助配镜 。

它是光学实验和仪器里的基础元件，牛顿当年就是用它发现了光的秘密 。

实验背景

1665年至1667年间，牛顿在英国林肯郡的伍尔索普庄园进行实验，当时人们普遍认为白光是纯净的光，没有其他颜色。牛顿利用三棱镜分解太阳光，发现白光实际上由不同颜色的光组成，这一发现奠定了光谱学的基础，并推动了反射望远镜的发明 。

实验步骤

1. 牛顿在房间内布置暗室，在窗板上开一个小圆孔，让太阳光射入。
2. 将一块三棱镜放在光束前，光线通过三棱镜后在对面墙上形成彩色光带，颜色顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 。
3. 为验证每种颜色光的独立性，他在彩色光带中放置带小孔的挡板，使单色光通过第二块三棱镜，发现光的颜色保持不变，说明每种色光是纯净的 。
4. 最后，牛顿将七色光通过适当装置重新合成白光，证明白光是由七种颜色光混合而成 。

实验原理

牛顿的实验基于光的折射和色散现象。不同颜色的光在通过三棱镜时折射角不同，导致光被分解成连续的彩色光谱。通过第二块三棱镜，单色光不再发生变化，说明光的颜色是光本身的固有性质，而非由棱镜产生 。

色光合成问题的思考

假如白光由七色光组成的结论正确，那么七色光反过来必定能合成白光。所以色散问题中，彩光合成白光的实验同样重要。不妨思考一下这样的说法：根据光路可逆原理，在一块三棱镜后再倒放一块三棱镜，就能得到合成白光。

真的是这样吗？

如同下面插图所示？

  

《教学中三菱镜光的色散与复合之实验研究》

图1来自《牛津图解中学物理》（through diagrams PHYSICS）（2001版），图中文字还明确指出“使用一块相同的棱镜”即可实现白光合成，图2来自英国Longman GCES Physics（2002版），我国早年的中学教科书也多有类此。

事实上，图片中白光合成的情况与实际不符。增加的那个倒置三棱镜如果与第一个三棱镜完全相同，经由第一个射出的发散光束再经第二棱镜后只能是一束平行光，而不是会聚为白光。

  

《两个三菱镜能将白光还原吗？》

如上，很简单就能画出光路图。两个完全一样的三棱镜无法合成白光，实际只能出现两种情况：（1）两个棱镜相距较远，照射在第二个棱镜上的是彩光带，从第二个棱镜出射的为平行彩光带；（2）两个棱镜相距很近，比如贴在一起，那么从第二个棱镜出射的应是的白色平行光束，并带有难以辨认的红的和紫的边缘。在第二种情况下，不能认为实现了光的复合，而是白光没有色散过。

牛顿本人的光的复合实验是再利用透镜将发散的色光重新会聚，从而得到复合的白光。其实，第二个棱镜如果顶角或折射率与第一个棱镜不同，如图摆放还是可能实现光的复合，但图中画出两个完全相同的棱镜显然是谬误。

科学意义

• 揭示白光的组成：白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色光组成。
• 奠定光谱学基础：实验首次将三棱镜用作光谱仪，开启了光谱分析研究。
• 推动光学发展：实验结果促使牛顿发明了反射望远镜，避免色散问题。
• 科学方法示范：通过实验验证假设，牛顿将颜色解释从主观视觉转向客观测量 。
  牛顿的三棱镜分光实验不仅是经典物理实验的代表，也为现代光学、天文学和物质结构研究提供了重要基础。