返回五、光学论(3 / 9)  笛卡尔文集首页

护眼 关灯     字体:

上一页目录 纯阅读 下一页

其转向,让我们看看球将向哪个方向运动。为了避免不必要的麻烦,我们假定地面是完全平坦和坚硬的,并且不论在向下还是在反弹的过程中,球始终以固定速度运动,完全不考虑当球不再与球拍接触后促使其运动的力,也不考虑任何重量、大小或形状的影响。因为在这里讨论这样的细节问题没有用处,在光的行为中都不包含这些因素,而目前我们探寻的正是有关光的问题。我们只须注意的是,这种引起球继续运动的力,不论它是什么力,与决定其只向某个方向而不是向另外方向运动的力是不相同的。从以下事实可以很容易地理解这一问题。球的运动取决于一种力,这种力曾经是球拍给予的,它使球能如同飞向B点一样飞向任何其它方向。

    同样地,球倾向于向B点运动是由球拍的位置决定的。即使有另一种力的作用,球拍仍会以同样的方式决定球的运动。已经知道,球碰到地面后肯定会转向,因此在作用力没有改变的情况下,决定球向B点运动的因子肯定发生了变化。这是两件不同的事,我们不能像许多哲学家们那样想象,球在转向F之前必须在B点停一会儿,因为球的运动一旦被这样一个停止所打断的话,我们将发现此后将没有什么原因使其再次开始运动。

    此外,必须注意到,不只是决定向某一方向运动的因子,而且从一般的某种数量上讲,运动本身也能被分隔成我们所能想象到的许多部分,可以很容易地想象到,决定球从A飞向B的因子由两部分组成,一个使其从AF线降到CE线,另一个使其同时从左边的AC飞向右边的FE,这两个因子共同作用使球沿着AB飞向B。很容易理解,球碰到地面时只能阻止这两个因子中的一个,而对另一个没有影响。由于地面占据了CE线下的所有空间,肯定是阻止了使球从AF落向CE的那个因子。可是为什么地面会阻止另一个使球向右运动的因子?我们看到地面并没有全部与其对抗。那么,为了揭示球将准确地向哪个方向反弹,我们可以描绘一个圆圈,其圆心在B,并通过点A,我们认为球从B返回到圆圈上的某一点所用的时间,一定与球从A飞向B所用时间相同,从B到圆圈所含的所有点间的距离与从B到A间的距离相等。假定球是以一固定速度运动,那么为了确定球必须返回至圆圈上的哪一个点,我们画三条直线AC、HB、FE,都与CE线垂直,AC和HB间的距离与HB和FE间的距离是相同的。我们假定在球从A(AC线上的一点)到B(HB线上的一点)向右运动花费的时间内,球能从线HB上的所有点到线FE上的对应点,与到线AC上的对应点是等距离的。球向FE边运动时被与以前同样多的因子所决定。情况是球不能同时到达线FE上的某点和圆AFD上的另一点,除非这同一点是D或F,这两个点是圆周与线相交的唯一两点。所以从地面阻止球通向D,必然能推断出球一定会向F运动,从此可以很容易地看出反射是怎样发生的:即与所称之为入射角相同的斜度发生。同理,如果光线从点A射下落到平面镜CBE表面上的B点,会反射至F,此时反射角FBE与入射角ABC正相等。

    现在我们看一下折射。首先,我们假定球被从A拍向B,B点不是地面而换成了一层非常薄的、是用很细的线织成的亚麻布CBE,球有足够的力量穿破它,并在同时失去一部分速度(如假设失去一半)。鉴于此,为了搞清球沿着什么路线前进,再假定球的运动与决定其方向__决定其向某个方向而不是向另外方向的因子完全不同;同时决定球沿着两个方向运动的两个因子,其量的大小可分别被检测出。我们还假定,我们可以想象决定运动方向的两个因子中的其中一个,即使球倾向于向下运动的那一个,能通过与亚麻布的碰撞发生某种方式的改变,另一个使球向右运动的因子则始终保持与原来相同。因为在这一方向上亚麻布根本没有提供对抗。那么我们画一个圆心在B的圆AFD(图略)和三条与线CBE成直角的直线AC、HB、FE,FE和HB间的距离是HB和AC间距离的两倍。我们看到球一定会向点I运动。由于在通过亚麻布CBE时,球失去了其一半的速度,那么从B落向圆周AFD上的某一点所用时间是在亚麻布上面从A到B时所用时间的两倍。由于球没有失去以前向着右边运动的因子,在两倍于从线AC到HB所用时间的情况下,在同一向右方向的运动距离也必须是原来的两倍。而且,球在到达直线FE上某一点的同时,必须到达圆周AFD上的某一点。只能是通过I,这一点是在亚麻布CBE之下、圆AFD与直线FE相交的唯一点。

    现在假定球被从A拍向D时,没有在B点撞到亚麻布,而是撞到水面。水面就像亚麻布那样恰好减弱了球的一半速度,其它条件与以上相同。那么我认为球沿直线从B穿过时,不是朝向D而是朝向I,首先肯定是,水面以与亚麻布相同的方式使球偏离原先那一点。能看到水面以与原来相同的量减弱了球的力量,也是在同一方向上与球相对抗。虽然充满B和I之间的是水,其对球的阻力比我们以前假定的空气对球的阻力会或多或少一些,但我们说并不是由于这一原因,水使球的偏离便会更

『加入书签,方便阅读』

上一页目录 下一页