彩虹是怎么形成的

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。


现在我们清楚了:雨过天晴后,天空中有小水滴,而太阳光照到水滴上,就分解成红、橙、绿、蓝、靛、紫几种颜色,这就是我们大家非常熟悉的彩虹。

原创文章,作者:李小白,如若转载,请注明出处:https://www.sssaaa.cn/article/9384.html

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