4.表象背后的事实-光的折射
光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象就是我们常说的光的折射现象。通常，光的折射能力会因介质不同而不同。
光的折射规律：
当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线和入射光线及法线位于同一平面上，其折射光线和入射光线分别居于法线两侧，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也随着增大，且当光线垂直射向介质表面时，它的传播方向不变，但光速改变，在折射中光路具有可逆性。
生活中，光的折射现象有很多，如筷子变弯、池水变浅、凸透镜成像等。
5.光彩耀人-光的散射
（1）光的散射
光的散射是指光通过不均匀介质时，分光束偏离原来的方向而发生的分散传播现象，一般人们可从侧面看到光的这种现象。
为什么光会发生散射现象呢？
这是因为，介质中存在大量不均匀小区域，当光射入时，每个小区域分别向四面八方发出同频率的次波，成为散射中心。发出的次波间并无固定相位关系，因此，他们在某方向上的叠加便形成了该方向上的散射光。散射光一般为偏振光，它的波长不发生变化的有廷德耳散射、分子散射等；而其波长发生变化的有拉曼散射、康普顿散射、布里渊散射等。一般来说，人们可通过对散射光谱的研究了解原子或分子的结构特性，因为波长发生改变的散射与其构成物质（原子或分子）本身的微观结构有关。
（2）丁达尔效应
生活中，常见的光的散射现象有丁达尔效应、大气散射等。
当一束光线透过胶体时，人的眼睛可从入射光的垂直方向观察到胶体里有一条光亮的“通路”，这种现象，就是我们常说的丁达尔现象，有时也叫做“丁达尔效应”。它是由英国物理学家丁达尔在胶体中首先发现并研究的。在天气晴朗的清晨，在茂密的树林中，树的枝叶间常常透过一道道光柱，这是自然界中一种类似“丁达尔”的自然现象。
6.可以“走弯路”的光-光的衍射
光的衍射是指光绕过障碍物，偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象。它包括单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑等几种。
科学证明，和光的干涉一样，光的衍射具有光的波动性。
光的波长只有十分之几微米，很短，因此日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。不过，如果当光射向一个针孔、一根细丝或一条狭缝时，人们可以清楚地看到光的衍射现象。用复色光照射，看到的衍射图案是彩色的。
衍射的种类有狭缝衍射和小孔衍射两种，那么，这两种现象究竟是怎么一回事呢？
(1)狭缝衍射
如果将激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝的宽度远大于光的波长时，光的衍射现象极不明显。又由于光沿直线传播的特性，光在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线。当缝的宽度调到很窄时（可以跟光波相比时），这时的光通过缝后就明显地偏离了直线传播方向。当其照射到屏上相当宽的地方后，会出现明暗相间的衍射条纹。狭缝越小，衍射范围越大。衍射条纹越宽，亮度越暗。
(2)小孔衍射
当孔的半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个一样大小的亮光圆斑。当减小孔的半径时，按光的直线传播特性得到一个倒立的光源的像，即小孔成像。如果继续减小孔的半径，屏上将会出现明暗相间的圆形衍射光环。
第三节名人点击-艾萨克·牛顿
我不知道世人怎样看我，但我自己认为，我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时地为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。
——牛顿
1.人类科学史的奇迹-牛顿
艾萨克·牛顿是英国历史上伟大的数学家、物理学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士，同时也是一个神学爱好者。他于1643年1月4日出生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村，1727年3月31日在伦敦病逝。
1661年，牛顿进入英国剑桥大学三一学院，1665年获得学士学位。
之后不久，伦敦发生了严重的鼠疫，学校唯恐波及，剑桥大学决定休学停课。于是，牛顿于1665年6月离校返乡，在家乡居住了两年之久。在这段黄金般的岁月里，受到剑桥数学和自然科学熏陶的牛顿在家乡安静的环境里，思想展翅飞翔，才华迸发。他在自然科学领域内思考了一些前人从未思考过的问题，踏进了一些前人没有涉及的领域，在物理学史上创建了前所未有的惊人业绩。
在1665年至1667年的两年中，牛顿以比以往任何时候更为旺盛的精力从事科学创造，着手描绘他一生中大多数科学创造的蓝图，并且开始关心自然哲学问题。他一生之中最重要的三大成就，微积分、万有引力、光学分析的思想都在这时孕育成形。1667年，返回剑桥大学后，牛顿当选为三一学院的仲院侣(初级院委)，第二年获得硕士学位，同时成为正院侣(高级院委)。1669年10月27日，他的老师巴罗为了提携牛顿而辞去教授之职，使年仅26岁的牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座教授。在科学史上，“巴罗让贤”一直被传为佳话。巴罗为牛顿的科学生涯打通了道路，为牛顿成为伟大的科学家奠定了必不可少的基础，牛顿从此驰骋在科学的大道上。
1696年牛顿任皇家造币厂监督，移居伦敦。1703年开始任英国皇家学会会长，1706年受女王安娜封爵。晚年的牛顿潜心于研究自然哲学与神学。
2.光学世界的开拓者-牛顿的光学思想
牛顿在人类科学史上的贡献是多方面的，他的成就涉及力学、光学、数学、热学、哲学、神学等。他最主要的贡献是在力学上提出了三大运动定律和万有引力定律；在光学研究上，提出了光是由七色光组成的观点，发现并解释了“牛顿环”的干涉现象，制造出反射望远镜，同时，还继承和发展了“光的微粒学说”；在数学方面，他发现并运用微积分运算方法和无限级数理论等。他的代表着作有《自然哲学的数学原理》、《光学》等。下面，我们主要来看看牛顿在光学史上的研究，其伟大成就主要体现在三方面：
(1)白光是由各种不同颜色的光组成的。
牛顿曾经致力于光的本质和颜色现象的研究。1666年，他用三棱镜研究日光，通过实验提出以下光学观点：
①白光是由不同颜色即不同波长的光混合而成的，光的波长不同，其折射率也会不同。
②在可见光谱中，红光波长最长，因而折射率最小；紫光波长最短，则折射率最大。
牛顿在光学史上的这一重要发现，揭示了光色的秘密，奠定了光谱分析的基础。
（2）第一架反射望远镜样机和牛顿环。
牛顿喜欢自己动手制造出各种试验设备并进行实验。公元1668年，他制成了世界上第一架反射望远镜样机。公元1671年，牛顿把通过改进后的反射望远镜献给了皇家学会，由此名声大振，当选为英国皇家学会会员。反射望远镜的发明为现代大型光学天文望远镜奠定了基础。另外，“牛顿环”的发明是牛顿在光学中的另一成就。
（3）光的微粒说的继承和发展。
牛顿创立和发展了笛卡儿的微粒学说。他认为，光是由微粒形成的，且以最快的速度沿直线传播。光的微粒学说与稍后的光的波动说一起构成了光的两大基本理论。
此外，牛顿还制作了色盘等多种光学仪器。1704年，他的《光学》一书出版，在书中，牛顿系统地阐述了他在光学方面的研究成果。
