彩虹是怎样形成的_彩虹的形成原理

2022-06-10 15:30:16 • 用户投稿 • 阅读 273

彩虹是人们时常看到的一种自然界的光现象。在夏天雨后，我们经常看到一条美丽的光带成弧状悬挂在天空，十分壮丽，使人心旷神怡，遐想联翩，都会情不自禁地争相观赏这种大自然美景——彩虹：

对此，古时有人说，那是寂寞的嫦娥在云端歌舞挥起的彩绸，也有人说，那是仙女为窥视人间在云中搭起的彩桥；我们说不管是彩绸，还是彩桥，都只不过是神奇的传说罢了，而现实中的彩虹是什么?它是如何形成的呢? 现在我们就来进行研究这个问题。我们都懂得太阳发出的光，照亮了地球，使万物生辉。17世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色（单色光即不能分解为其它颜色的光）。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生色散，才揭开了光的颜色之谜，即彩虹的成因之谜。在中学物理课上，老师讲过光的色散。实验（用白光代替太阳光）：让一束白光穿过狭缝射到棱镜的一侧面，我们观察从三棱镜射出的光有什么变化？如图：

当白光通过三棱镜后，被分解成各种颜色的光。如果用一个白色的光屏来承接，在白色的光屏上就形成一条彩色的光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（在物理上，我们把白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色的现象叫做光的色散）。这与彩虹的颜色很相似。但是空气中是不可能有三棱镜存在却又能形成彩虹，这是何故?这是因为空气中飘浮有大量的小水滴（相当于三棱镜）。当太阳光照射到这些小水滴上，经折射后，一个个的小水滴就像棱镜似地把白光分解成七种单色光，对阳光起分光色散作用平时，我们看到的多数是一条彩虹，视角(从地面至虹顶的角度)约42°，如下图。有时在彩虹的外边还能看到一条颜色顺序与这条彩虹恰好相反，且较暗一些的另一条虹，这条叫副虹。主虹是内紫外红，副虹是内红外紫，副虹又叫霓。霓与主虹为同心的圆弧，两者之间天空比较暗，虹内、虹外天空比较明亮。霓的视角大约51°。它的成因与主虹基本相同。它是阳光在小雨滴中经过两次反射和两次折射而形成的，即折射——全反射——全反射——折射而形成的。在地平面上，我们看到的主虹与霓是半圆形的，那是因为它们下半部分被地面遮住了。若是站在高山顶上，就能看到主虹与霓的大部分。只有在晴朗的天气时，在飞机舱中向下看，才能看到主虹与霓的全貌，即完整圆环。