彩虹是怎样形成的呢?
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发布时间：2022-04-23 14:45
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时间：2023-01-19 05:35
彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈，形成我们所见到的彩虹。形成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。
其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以人工制造彩虹。
空气里水滴的大小，决定了彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳，也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看，才能见到。虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所在位置，会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时，它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的*，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部阴影的方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时，彩虹的位置将在地平线以下而看不见。这亦是为什么彩虹很少在中午出现的原因。
彩虹由一端至另一端，横跨84°。以一般的35mm照相机，需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下。倘若在飞机上，会看见彩虹是原整的圆形而不是拱形，而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向。
晚虹是一种罕见的现象，在月光强烈的晚上可能出现。由于人类视觉在晚间低光线的情况下难以分办颜色，故此晚虹看起来好像是全白色。
双彩虹 很多时候会见到两条彩虹同时出现，在平常的彩虹外边出现同心，但较暗的副虹(又称霓)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。当阳光经过水滴时，它会被折射、反射后再折射出来。在水滴内经过一次反射的光缐，便形成我们常见的彩虹（主虹）。若光线在水滴内进行了两次反射，便会产生第二道彩虹（霓）。霓的颜色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均会损失一些光能量，因此霓的光亮度亦较弱。两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因为有两次的反射，副虹的颜色次序跟主虹反转，外侧为蓝色，内侧为红色。副虹其实一定跟随主虹存在，只是因为它的光线强度较低，所以有时不被肉眼察觉而已。苏格兰上空的双重彩虹1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成，而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。后来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹的形成的光学原理全部被发现。
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时间：2023-01-19 06:53
彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成的。
我们知道，当太阳光通过三棱镜的时候，前进的方向就会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红，橙，黄，绿，蓝，靛，紫各种颜色的光带。下雨时，或在雨后，空气中充满着无数个小小的能偏折日光的水滴。当阳光经过水滴时，不仅改变了前进的方向，同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。如果角度适宜，就成了我们看到的彩虹。一般说来，只有夏天才有彩虹，这是因为夏天多下阵雨，有时，东边日出西边雨，雨的范围又不大。而冬天干冷，很少下雨，而降雪是不会形成彩虹的。
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时间：2023-01-19 08:28
（请访问此页来查看演示棱镜散射的Java小程序）棱镜中之所以会发生色散，是由于玻璃的一种叫做“折射率”的属性。每种介质都有自己的折射率。当光线进入一种介质时（例如光从空气进入棱镜），由于空气和玻璃的折射率不同，导致光线改变方向。光的波长不同，折射角也不同。因为白光通过了棱镜的两个侧面，而不同颜色的光会转过不同的角度，所以结果就形成了彩虹。对于彩虹来说，空气中的雨滴就相当于一个个小棱镜。日光射入雨滴，经过水滴一侧的反射后射出。在此过程中，白光散射成为多种色光，就和在玻璃三棱镜中出现的情况一样，如下图所示：
雨滴的入射光线与反射光线之间有一个夹角，其中红光为42度，紫光为40度。从上面的示意图可以明白，由于夹角的不同，来自不同雨滴的不同颜色的光到达人眼，从而使人看到空中由各种颜色组成的拱形——彩虹！至于双桥彩虹，第二座虹桥的形成是由于光线在雨滴内部经过两次反射而产生的同样的效果。雨滴的大小必须恰到好处，才能使光线在内部反射两次。下次再看到彩虹时，您就会对它有新的认识了。有关更多信息，请参见彩虹的奥秘。下面是一些相关链接： 光的原理 CD为什么反射出彩虹的颜色？ Light, Prisms and Rainbows Raindrop as a prism——很专业的介绍，但是理解之后就会觉得很有趣 The Mathematics of Refraction Create a Giant Prism
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时间：2023-01-19 10:19
