返回五、光学论(4 / 9)  笛卡尔文集首页

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多或更少一点。水被分开以让球通过时,在某个方向的难易程度与另一个方向是相同的,至少在我们假定以下情况的条件下是这样的。我们始终假定,球的运动不会因为是重是轻,不会被其大小或形状及其它这些无关的原因而发生改变。在这里我们注意到,球碰到水面或亚麻布时的角度越倾斜,受到它们作用而导致的偏离就越大。因此如果球碰到水面或亚麻布时是一个直角(如将球从H拍向B),它一定会沿着直线穿下,向G运动,而一点也不会偏离。但是如果球被沿着(图略)像AB这样的线拍下时,由于倾斜得太厉害,以至于线FE(画法同前)与圆AD没有相交,那么球便根本不能穿过它们,只能从其表面的B点反弹回空中,就好像在那一点上球以同样的方式碰到了地面。人们有时会遗憾地经历这种事,当嬉戏般地向河中开炮时,却无辜炸伤了另一边河岸上的人。

    这里再作一个假设,假定球第一次被从A拍向B,接着在B点碰到球拍CBE又被弹了一次,增强了其运动的力量,例如增强了三分之一,那么现在球在2秒钟内运行的距离会与以前3秒钟内运行的距离一样远。球经过平面CBE时如果在B点碰到具有这种性质的物体则会比空气中要快三分之一(图略)。以上两种情况具有相同的效果,显然这与我们所演示过的很相似,如果像以前那样画一个圆AD和线AC、HB、FE,那么点I作为直线FE和圆AD的交点,就表示球在点B发生偏离后要指向的位置。

    现在我们也可以得出与以上相反的结论,可以这样说,从A到B沿直线飞来的球在点B时发生偏离,朝着I运动,这意味着球穿入物体CBEI的力量或轻松程度与其离开物体ACBE时的力量或轻松程度有关。这就如同AC和HB间距离与HB和FI间距离有关一样--也就是好像线CB的长度与线BE的长度有关一样。就光的行为而言,在这一方面像球的运动一样遵守相同的规律,可以这样说,当光线斜着从一个透明体穿过进入另一个时,会比第一种情况更容易些或更难些。产生偏离时会采取这种方式:在这些透明体间的面上,光线的倾斜度总是在较易通透物体的那一面更为缓和,这种倾斜度变化恰好与各自物体的通透程度成比例这里没有详细地叙述,笛卡尔发表的这个规律现在称为斯奈尔定律,按照这一定律,sini=nsin,此处i为入射角,r为折射角,n为某一特定折射介质的常数,见1632年6月给莫森奈的信。必须仔细注意的是,这种倾斜度可以由直线间相互比较的量来测量(如CB或AH,EB或IG等类似的线)而不能由ABH或GBI这样的角来测量,也较少用像DBI这样的我们称之为“折射角”的角来测量。因为这些角间的比率或比例随着光线的倾斜程度的不同而变化。相反地,线AH和IG等类似线的长度间的比率或比例,在同一物体内发生的所有折射中保持不变。例如(图略)假定一束光线穿过空气从A射到B,在点B碰到透镜CBR的表面,在透镜中光线会偏向I;假定另一束光线从K射向B,而偏向L;此外一束光线从P射向R而偏向S,其中,在线KM和LN或PQ和ST之间,像AH和IG之间一样必定存在着相同的比例关系。但是角KBM和LBN,或PRQ和SRT之间,像ABH和IBG之间一样,不存在相同的比例关系。

    在这里大家将看到测量折射的方法。为了测量其大小,我们需要借助于实验。就折射量而言,它依赖于所在物体的特殊性质。然而,我们还是能够轻而易举地和充分地测量,因为所有折射在同种方式下会同量地减少。事实上,为了揭示发生在给定界面上的所有折射,只须检查光束就足够了。除此之外,我们再检查其它两三条光束的折射,就可能会避免所有可能的错误。因此,如果我们希望知道发生在界面CBR上的折射量,把空气AKP与透镜LIS分开来看,我们只须通过检查线AH和IG间的比例关系,就能测定光束ABI的折射。但是如果我们怀疑实验可能会失败,我们则须测量其它两三条光束,如KBL和PRS的折射,如果我们发现在KM和LN,PQ和ST之间像AH和IG间一样具有相同的比例关系,我们就完全有理由相信观察的正确性。

    然而,在进行这些观察时,大家可能会疑惑地发现,在水和空气的界面发生折射时光线在空气中比在水中倾斜得更厉害,在水中比在玻璃中倾斜得更厉害,这与在球的例子中发生的情况正相反,球在水中比在空气中偏离得更厉害,而且球根本不能穿过玻璃。例如,(图略)一个球在空中被从A拍向B,在B处碰到水面CBE,它将在B处向V偏离;而对光线来说,则将向另一个完全不同的方向倾斜,从B斜向I。然而如果回想一下我所归纳的光的性质,大家便不会感到奇怪。当时我讲道,光不是别的什么,它只是所接收到的微小物质的某种运动或行为,这些微小物质充满着其它物体中的孔隙。还应考虑一下,就像一个球在碰撞到软物体时,比碰到硬物体会失去更多的运动,球在地毯上运动比在光裸的地面上更困难些,因此,这种微小物质的行为受到空气粒子的阻碍要比水粒子为更多(空气粒子

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