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彩虹是怎么形成的？

關注：96 發布時間：2021-07-01 14:22:04

彩虹是光的色散現象，是光與空氣中的水滴相遇時發生折射和全反射而形成的，分為主彩虹(彩虹)和次彩虹(霓虹)。

什么是折射

光在不同介質中的傳播速度是不同的。當光從一種介質斜入射到另一種介質時，傳播方向一般會發生變化。比如光線從空氣中斜入水時，折射的光線會更傾向于垂直于水面的軸，稱為法線。

值得注意的是，折射不是光的唯*現象，波都可能在兩種介質的界面發生折射。比如下圖是水波的折射。

第一個正確解釋折射現象的人是荷蘭物理學家惠更斯，他指出波折射的原因是波在不同介質中以不同的速度傳播。而且根據光的折射定律，光在空氣中傳播速度快，在水中傳播速度慢。

什么是色散

在介質中，光速主要由介質決定。例如，光速在水中約為真空中的3/4，在玻璃中約為真空中的2/3。然而，即使在相同的介質中，不同顏色的光在傳播時的速度也略有差異，這導致不同顏色的光在折射時有不同程度的偏轉。

我們知道，白光由紅、橙、黃、綠、靛、紫七種單色光組成。如果一束白光進入介質，由于光在介質中的速度略有差異，每種顏色的光偏轉程度不同，出射時不是白色，而是分成七種顏色。這種現象叫做色散，比較早是牛頓發現的。

如圖，牛頓讓一束白光通過棱鏡，發現出射光分為七種顏色。與原來的入射方向相比，紅光的偏轉比較小，紫光的偏轉比較大。

虹和霓有什么區別

當空氣中有水滴時，光線在進入水滴時會發生折射和反射。由于剛才提到的原因，不同顏色的光在折射時會有不同程度的偏轉，從而導致色散現象。

彩虹出現時，有主彩虹(彩虹)和子彩虹(霓虹)，顏色順序相反。彩虹是紅紫色的，霓虹是紅紫色的。因為霓虹一般比彩虹弱很多，所以有時候人們只觀察主虹。

主彩虹的形成是由光線進入水滴時的兩次折射和一次反射引起的。

如圖所示，光首先通過一次折射進入水滴，然后通過一次反射和一次折射離開水滴。對于同一個水滴的出射光，紫光高度偏轉，向水平方向傾斜；紅光稍微偏轉，傾向于垂直。

當我們在固定的地方觀察時，分布在空氣中的水滴也有類似的效果，如圖。

注意：同一個水滴發出的光都無法進入我們的眼睛。我們接收的是不同水滴發出的光。比較上面的光比較垂直，所以是紅色；底部的光比較橫，所以是紫色的。于是我們看到了主彩虹，外紅內紫。

次生彩虹(氖)形成的原因類似，只是它是光在水滴中兩次折射兩次反射形成的。

如圖，這種情況下，紅光偏轉的程度小，比較水平；紫光有較大程度的偏轉，更加垂直，正好與主彩虹相對，從而造成紫外和紅色的效果。

一般來說彩虹和霓虹同時出現，霓虹更高。

只是因為霓虹多了一個反射，比彩虹弱很多，所以人們有時候會認為彩虹只有一個。

美麗的彩虹讓人產生許多錯覺。古希臘人認為彩紅女神伊里絲是宙斯的信使。但只有科學才能讓我們真正認識和理解自然。

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