下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
科学规律的发现总是从观察自然现象开始，我国古人对色散的研究始于对虹的观察。中国早在商代就有关于虹的记载，虹在甲骨文中写成“
”。战国时期的《楚辞》中，屈原在《远游》篇中写到“建雄虹之采旄兮，五色杂而炫耀”，描述虹为“五色”。东汉蔡邕在《月令章句》中有“雄曰虹，雌曰蜺，蜺常依阴云而昼见于日冲，无云不见，大阴亦不见，率以日西见于东方”的记载，描述了虹出现的条件和方位。东汉郑玄注，唐初孔颖达疏的《礼记注疏》中有“若云薄漏日，日照雨滴则虹生”，简单解释了虹的成因是太阳照射雨滴产生的。唐代张志和的《玄真子·涛之灵》中有“背日贯乎水，成虹蜺
之状，而不可直者，齐乎影也”，这是人们第一次用实验的方法研究虹，也是第一次有意识地研究白光的色散实验。唐代以后就有人不断重复这个实验。南宋蔡卞在其所著的《毛诗名物解·卷二·释天·虹》中有“今以水喷日，自侧视之，则晕为虹蜺……故今雨气成虹，朝阳射之则在西，夕阳射之则在东”，是第一个模拟日照雨滴的科学实验，说明虹的产生是一个色散过程，明确指出了虹与太阳之间的位置关系。
南宋程大昌的《演繁露·卷九·菩萨石》中记载了露珠分光现象：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末，欲坠不坠，则皆聚为圆点，光莹可喜。日光入之，五色俱足，闪烁不定。是乃日光之品着色于水，而非雨露有此五色也。……此之五色，无日则不能自现则非因峨眉有佛所致也。”这一段文字描述了水滴中看到的色散现象，日光透过一个水滴产生多种颜色，这些颜色是日光的颜色，而不是雨露的颜色，这种观点已经接近色散的本质。
晋代以来的很多典籍中都记载了晶体的色散现象。葛洪在《抱朴子·卷十一》中记述了五种云母，“举以向日，看其色，……五色并具而多青者，名云英……五色并具而多赤者，名云珠……五色并具而多白者，名云液……五色并具而多黑者，名云母……但有青黄二色者，名云砂”，不同云母在阳光下举起呈现的光的主要颜色并不相同。南北朝梁元帝萧绎的《金楼子》记述了一种叫君王盐的晶体，“白盐山，山峰洞澈，有如水精。及其映日，光似琥珀。……名为‘君王盐’，亦名‘玉华盐’”。明代李时珍的《本草纲目》中对晶体产生色散现象进行了详细记载：“峨眉山出菩萨石，色莹白明澈，若泰山野狼牙石，上尧水精之类，日中照之有五色……其质六棱，或大如枣栗，其色莹洁，映日则光采微芒；有小如樱珠，则五色粲然可喜，亦石英之类也”，表明水晶无论大小都可以产生色散现象。
到了明末方以智的《物理小识·卷八·器用类·阳燧倒影》中有“凡宝石面凸，则光成一条；有数棱者，则必有一面五色。如蛾眉放光石，六面也；水晶压纸，三面也；烧料三面水晶亦五色；峡日射飞泉成五色；人于回墙间向日喷水，亦成五色。故知虹蜺之彩，星月之晕，五色之云，皆同此理”的记载，认为天然水晶、人造水晶、阳光照射飞泉、虹蜺、日晕、月晕都是白光色散为多种颜色的结果，这可以说是对古代色散现象最为全面的总结。
在西方最引人注目的色散现象是彩虹。13世纪的英国科学家罗杰·培根通过实验证明虹是太阳光照射水珠后形成的自然现象，并非上帝创造。德国有一位传教士叫西奥多里克，曾在实验中模仿天上的彩虹。他用阳光照射装满水的大玻璃球壳，观察到和空中一样的彩虹，以此说明彩虹是由于空气中水珠反射和折射阳光造成的现象。他采用亚里士多德的观点，认为各种颜色的产生是由于光受到不同阻滞所引起的。阳光进入媒质（如水），从表面区域反射回来的是红色或黄色，从深部反射回来的是绿色或蓝色；雨后空气中充满水珠，阳光进入水珠再反射回来，人们就看到色彩缤纷的彩虹。
笛卡尔对彩虹也很感兴趣，采用实验检验西奥多里克的理论。他将自己的研究结果写成名为《陨星》的论文，附在《方法论》之后发表。为了说明彩虹的成因，他用一个球形的透明玻璃容器盛满水，让日光穿过容器，观察其色彩的变化情况，见图3-1（a）。通过这个实验，发现彩虹的产生并不是由于媒介的深浅产生的。
此外，笛卡尔也做过棱镜实验，如图3-1（b）。他让一束日光通过棱镜折射，将射出的光投在一张白纸上，但由于白纸离棱镜太近，未能发现完整光谱，只注意到光带的两端分别是蓝色和红色。
图3-1 笛卡尔模拟彩虹的实验和棱镜实验
1648年，布拉格的马尔西成功地用三棱镜演示色散。他认为红色是浓缩了的光，蓝色是稀释了的光；之所以会出现不同颜色，是由于光受物质的不同作用，因而呈现各种不同的颜色。
总之，在当时人们已经知道日光通过棱镜可以产生彩带，但在牛顿之前没有人能对这种现象给出正确的解释。