雙彩虹的形成原因

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  雙彩虹的形成:很多時候會見到兩條彩虹同時出現(xiàn),在平常的彩虹外邊出現(xiàn)同心,但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經(jīng)兩次反射而成。當(dāng)陽光經(jīng)過水滴時,它會被折射、反射后再折射出來。在水滴內(nèi)經(jīng)過一次反射的光?,便形成我們常見的彩虹(主虹)。若光線在水滴內(nèi)進(jìn)行了兩次反射,便會產(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墓饩強(qiáng)度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發(fā)現(xiàn)水滴的大小不會影響光線的折射。

  原因一:光的波長決定光的彎曲程度

  事實(shí)上如果條件合適的話,可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經(jīng)過折射→反射→折射后射向我們的眼睛所形成。不同顏色的太陽光束經(jīng)過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約180-42=138度。也就是說,若太陽光與地面水平,則觀看彩虹的仰角約為42度。

  想象你看著東邊的彩虹,太陽在從背后的西邊落下。白色的陽光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣,向東通過了你的頭頂,碰到了從暴風(fēng)雨落下的水滴。當(dāng)一道光束碰到了水滴,會有兩種可能:一是光可能直接穿透過去,或者更有趣的是,它可能碰到水滴的前緣,在進(jìn)入時水滴內(nèi)部產(chǎn)生彎曲,接著從水滴后端反射回來,再從水滴前端離開,往我們這里折射出來。這就是形成彩虹的光。

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

  每種顏色各有特定的彎曲角度,陽光中的紅色光,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,連接你的后腦勺和太陽,那么與這條線呈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弧。既然藍(lán)色與假想線只呈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高,當(dāng)陽光照射入空氣中的小水滴形成了折射,同時由于地球表面的大氣層為一弧面從而導(dǎo)致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹!

  原因二:與地球的形狀有很大的關(guān)系

  由于地球表面是一個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高,當(dāng)陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射。同時由于地球表面的大氣層為一弧面從而導(dǎo)致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹!


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