彩虹 | 七色 彩虹
長沙站前灑水車噴水形成的彩虹。彩虹,又稱天弓、天虹、絳等,簡稱虹,是氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到半空中的水滴,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內圈呈 紅、 橙、 黃、 綠、 藍、 靛、 紫七種顏色[1](霓虹則相反)。事實上彩虹有無數種顏色,比如,在紅色和橙色之間還有許多種細微差別的顏色,但為了簡便起見,所以只用七種顏色作為區別[2]。其實只要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象,彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現,這時空氣內塵埃...
長沙站前灑水車噴水形成的彩虹。彩虹,又稱天弓、天虹、絳等,簡稱虹,是氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到半空中的水滴,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內圈呈 紅、 橙、 黃、 綠、 藍、 靛、 紫七種顏色[1](霓虹則相反)。事實上彩虹有無數種顏色,比如,在紅色和橙色之間還有許多種細微差別的顏色,但為了簡便起見,所以只用七種顏色作為區別[2]。
其實只要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象,彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現,這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨雲而較暗,而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近,在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以製造人工彩虹。
月虹,又稱晚虹,是一種罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現,由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辨顏色,故此晚虹看起來好像是全白色
造成虹與霓的光學原理,左上為產生霓的光學過程,右上為虹的過程彩虹是因為陽光射至空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射,在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最為強烈,造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時,陽光進入水滴,先折射一次,然後在水滴的背面反射,最後離開水滴時再折射一次,總共經過一次反射兩次折射。因為水對光有色散的作用,不同波長的光的折射率有所不同,紅光的折射率比藍光小,而藍光的偏向角度比紅光大。由於光在水滴內被反射,所以觀察者看見的光譜是倒過來,紅光在最上方,其他顏色在下。因此,彩虹和霓虹的高度不一樣,顏色的層遞順序也正好反過來。彩虹為光線經過兩次折射、一次反射,霓虹則是光線經過兩次折射、兩次反射。
彩虹形成角度可以用上圖粗略計算得到。設入射光在高度上的分布是均勻的,忽略界面處的損失,則光強最強的角度出現在滿足條件
d(2r−i)dh=0{displaystyle {frac {d(2r-i)}{dh}}=0}
的入射角i{displaystyle i}處。由折射定律
sinisinr=n{displa...