牛顿在光学上的成就

牛顿的光学是他的另一部科学名著(1704)。这本书的副标题是“关于光的反射、折射、偏转和颜色的论文”，这反映了他的光学成就。

第一个是几何光学和颜色理论(棱镜光谱实验)。自1663年起，他开始研磨透镜和自制望远镜。在他给皇家学会的信中，他报告说:“我在1666年初做了一个三棱镜来测试这个著名的颜色现象。为此，我调暗了我的房间……”然后他详细描述了他通过打开小孔和引导阳光进行的棱镜色散实验。从亚里士多德到笛卡尔的光的颜色理论认为白光是纯净和均匀的，是光的真正颜色。“色光是白光的变体。牛顿详细地注意到，阳光不是人们常说的五种颜色，而是红、黄、绿、蓝、紫、橙、靛等中间的七种颜色。奇怪的是，棱镜在分光后形成了一个长椭圆形而不是圆形。然后他测试了“玻璃的不同厚度部分”、“不同尺寸的窗户”、“把棱镜放在外面”然后穿过孔的效果，“玻璃的不均匀性或偶然的不规则性”等。两个棱镜颠倒放置，以“消除第一个棱镜的影响”；拿“来自太阳不同部分的光来看看它在不同的入射方向会有什么样的影响”；“计算每种颜色光的折射率”，“观察光通过棱镜后是否会沿曲线移动”；最后进行“判断测试”:通过棱镜形成的色带中的小孔取出单色光，然后投射到第二个棱镜上，得到核色光的折射率(后来称为“折射率”)，从而得到“白光本身就是由不同折射率的各种颜色光组成的不均匀混合物”。这个惊人的结论推翻了以前的理论，是牛顿仔细观察和反复实验和思考的结果。

在研究这个问题的过程中，牛顿还肯定了伽利略望远镜(凹凸)或开普勒望远镜(两个凸透镜)的结构都不能避免物镜色散引起的色差。他发现经过仔细打磨的金属镜可以作为物镜放大30 ~ 40倍。1671年，他将这面镜子送到皇家学会保存。巨型天文望远镜仍然使用牛顿的基本结构。牛顿研磨和抛光精密光学反射镜的方法仍然是许多工厂光学加工的主要方法。

“光学”的第二部分描述了当光照射到堆叠的凸透镜和平板玻璃上时，关于“牛顿环”现象的各种实验。他做了所有现代实验能想到的实验，并做了精确的测量，除了他没有触及戒指的原因。他把光传播中的干涉现象解释为“突然”或“巧合”，即周期性的，有时突然“容易反射”，有时“容易传播”。他甚至测量了这样相等间隔的大小。例如，黄色和橙色之间的一种颜色光的爆发间隔是1/89，000英寸(即今天的2，854× 10-10米)，正好是现代波长值5，710× 10-10米的一半！

《光学》的第三篇文章是“扭结”(他认为光被吸收)，即衍射、双折射实验和他的31个问题。这些衍射实验包括10多个实验，如发丝、叶片、由单个楔形狭缝形成的单色窄光束“光带”(现在称为衍射图案)等。牛顿已经到达了伟大发现的大门，但却错过了。他的31个问题很有启发性，这表明牛顿在实验事实和物理思想成熟之前没有作出绝对的肯定。牛顿在《光学》第1和第2篇中将光视为物质流，即由光源发出的一组速度和大小不同的粒子。在双折射中，他假设这些光粒子是定向的和各向异性的。因为当时的波动理论不能解释光的直接前进，所以他更喜欢粒子理论，但他认为粒子和波都是假设。他甚至认为乙醚的存在是没有根据的。

在流体力学方面，牛顿指出，流体的粘性阻力与剪切速率成正比，而这种阻力与液体各部分之间的分离速度成正比。符合这一规则的流体(如空气和水)称为牛顿流体。

就热量而言，牛顿的冷却定律是，当物体表面与其周围环境之间形成温差时，单位面积单位时间的散热量与该温差成正比。

在声学中，他指出声速与大气压力的平方根成正比，与密度的平方根成反比。他最初将声音传播视为等温过程，后来p s .拉普拉斯将其修正为绝热过程。