彩虹是什么原因

　　彩虹因?yàn)楣獾恼凵浜头瓷湓硇纬傻囊环N特殊的光學(xué)現(xiàn)象，而小時(shí)候我們都非常盼望去看彩虹，而彩虹的形成原因是什么呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編精心為你整理的彩虹的形成原因，一起來(lái)看看。

　　彩虹的形成原因

　　因?yàn)殛?yáng)光射到空中接近圓形的小水滴，造成色散及反射而成。陽(yáng)光射入水滴時(shí)會(huì)同時(shí)以不同角度入射，在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射。當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈，形成我們所見(jiàn)到的彩虹。形成這種反射時(shí)，陽(yáng)光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次。因?yàn)樗畬?duì)光有色散的作用，不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同，藍(lán)光的折射角度比紅光大。由于光在水滴內(nèi)被反射，所以觀(guān)察者看見(jiàn)的光譜是倒過(guò)來(lái)，紅光在最上方，其他顏色在下。

　　其實(shí)只要空氣中有水滴，而陽(yáng)光正在觀(guān)察者的背后以低角度照射，便可能產(chǎn)生可以觀(guān)察到的彩虹現(xiàn)象。彩虹最常在下午，雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn)。這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿(mǎn)小水滴，天空的一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗。而觀(guān)察者頭上或背后已沒(méi)有云的遮擋而可見(jiàn)陽(yáng)光，這樣彩虹便會(huì)較容易被看到。另一個(gè)經(jīng)?？梢?jiàn)到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對(duì)陽(yáng)光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以人工制造彩虹。

　　空氣里水滴的大小，決定了彩虹的色彩鮮艷程度和寬窄?？諝庵械乃未?，虹就鮮艷，也比較窄;反之，水滴小，虹色就淡，也比較寬。我們面對(duì)著太陽(yáng)是看不到彩虹的，只有背著太陽(yáng)才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出現(xiàn)在西方，黃昏的彩虹總在東方出現(xiàn)?？晌覀兛床灰?jiàn)，只有乘飛機(jī)從高空向下看，才能見(jiàn)到。虹的出現(xiàn)與當(dāng)時(shí)天氣變化相聯(lián)系，一般我們從虹出現(xiàn)在天空中的位置可以推測(cè)當(dāng)時(shí)將出現(xiàn)晴天或雨天。東方出現(xiàn)虹時(shí)，本地是不大容易下雨的，而西方出現(xiàn)虹時(shí)，本地下雨的可能性卻很大。

　　彩虹的明顯程度，取決于空氣中小水滴的大小，小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，下雨的機(jī)會(huì)也少，所以冬天一般不會(huì)有彩虹出現(xiàn)。

　　彩虹其實(shí)并非出現(xiàn)在半空中的特定位置。它是觀(guān)察者看見(jiàn)的一種光學(xué)現(xiàn)象，彩虹看起來(lái)的所在位置，會(huì)隨著觀(guān)察者而改變。當(dāng)觀(guān)察者看到彩虹時(shí)，它的位置必定是在太陽(yáng)的相反方向。彩虹的拱以?xún)?nèi)的中央，其實(shí)是被水滴反射，放大了的太陽(yáng)影像。所以彩虹以?xún)?nèi)的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀(guān)察者頭部陰影的方向，虹的本身則在觀(guān)察者頭部的影子與眼睛一線(xiàn)以上40°至42°的位置。因此當(dāng)太陽(yáng)在空中高于42度時(shí)，彩虹的位置將在地平線(xiàn)以下而看不見(jiàn)。這亦是為什么彩虹很少在中午出現(xiàn)的原因。

　　雙重彩虹形成原因

　　很多時(shí)候會(huì)見(jiàn)到兩條彩虹同時(shí)出現(xiàn)，在平常的彩虹外邊出現(xiàn)同心，但較暗的副虹(又稱(chēng)霓)。副虹是陽(yáng)光在水滴中經(jīng)兩次反射而成。當(dāng)陽(yáng)光經(jīng)過(guò)水滴時(shí)，它會(huì)被折射、反射后再折射出來(lái)。在水滴內(nèi)經(jīng)過(guò)一次反射的光缐，便形成我們常見(jiàn)的彩虹(主虹)。若光線(xiàn)在水滴內(nèi)進(jìn)行了兩次反射，便會(huì)產(chǎn)生第二道彩虹(霓)。霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均會(huì)損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。兩次反射最強(qiáng)烈的反射角出現(xiàn)在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因?yàn)橛袃纱蔚姆瓷?，副虹的顏色次序跟主虹反轉(zhuǎn)，外側(cè)為藍(lán)色，內(nèi)側(cè)為紅色。副虹其實(shí)一定跟隨主虹存在，只是因?yàn)樗墓饩€(xiàn)強(qiáng)度較低，所以有時(shí)不被肉眼察覺(jué)而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時(shí)歐洲已有人提出彩虹是由水滴對(duì)陽(yáng)光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發(fā)現(xiàn)水滴的大小不會(huì)影響光線(xiàn)的折射。

　　光的波長(zhǎng)決定光的彎曲程度事實(shí)上如果條件合適的話(huà)，可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽(yáng)光射向空中的水珠經(jīng)過(guò)折射→反射→折射 后射向我們的眼睛所形成。 不同顏色的太陽(yáng)光束經(jīng)過(guò)上述過(guò)程形成彩虹的光束與原來(lái)光束的偏折角約 180 - 42 = 138度。也就是說(shuō)，若太陽(yáng)光與地面水平，則觀(guān)看彩虹的仰角約為 42度。

　　想象你看著東邊的彩虹，太陽(yáng)在從背后的西邊落下。白色的陽(yáng)光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣，向東通過(guò)了你的頭頂，碰到了從暴風(fēng)雨落下的水滴。當(dāng)一道光束碰到了水滴，會(huì)有兩種可能：一是光可能直接穿透過(guò)去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進(jìn)入時(shí)水滴內(nèi)部產(chǎn)生彎曲，接著從水滴后端反射回來(lái)，再?gòu)乃吻岸穗x開(kāi)，往這里折射出來(lái)。這就是形成彩虹的光。

　　光穿越水滴時(shí)彎曲的程度，端視光的波長(zhǎng)(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類(lèi)推，彎曲最少的是紫色光。

　　每種顏色各有特定的彎曲角度，陽(yáng)光中的紅色光，折射的角度是42度，藍(lán)色光的折射角度只有40度，所以每種顏色在天空中出現(xiàn)的位置都不同。

　　若你用一條假想線(xiàn)，連接你的后腦勺和太陽(yáng)，那么與這條線(xiàn)呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個(gè)弧。既然藍(lán)色與假想線(xiàn)只呈 40度夾角，所以彩虹上的藍(lán)弧總是在紅色的下面。

　　彩虹之所以為弧型這當(dāng)然與其形成有著不可分割的關(guān)系，同樣這也與地球的形狀有很大的關(guān)系，由于地球表面為一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋，在雨后空氣中的水含量比平時(shí)高，當(dāng)陽(yáng)光照射入空氣中的小水滴形成了折射，同時(shí)由于地球表面的大氣層為一弧面從而導(dǎo)致了陽(yáng)光在表面折射形成了我們所見(jiàn)到的弧形彩虹!

　　由于地球表面是一個(gè)曲面并且被厚厚的大氣所覆蓋，雨后空氣中的水含量比平時(shí)高，當(dāng)陽(yáng)光照射入空氣中的小水滴時(shí)就形成了折射。