雨後的彩虹是怎麼形成的

  很多時候會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心,但較暗的副虹。?小編在此整理了雨後彩虹形成的原因,供大家參閱,希望大家在閱讀過程中有所收穫!

  雨後彩虹形成的原因

  事實上如果條件合適的話,可以看到整圈圓形的彩虹***例如峨眉山的佛光***。形成這種反射時,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,最後射向人們的眼睛。

  光穿越水滴時彎曲的程度,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。

  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,藍光的折射角度比紅光大。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。

  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,藍色光的折射角度只有40度,所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。

  若用一條假想線,連線後腦勺和太陽,那麼與這條線呈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。既然藍色與假想線只呈 40度夾角,所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下面。

  彩虹是因為陽光射到空中接近圓形的小水滴,造成光的色散及反射而成的。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射,在水滴內也是以不同的角度反射。當中以40-42度的反射最為強烈,形成人們所見到的彩虹。

  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云的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。虹的出現與當時天氣變化相聯絡,一般人們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時,本地是不大容易下雨的,而西方出現虹時,本地下雨的可能性卻很大。

  彩虹的明顯程度,取決於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,下雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現。

  彩虹其實並不像人們想象的那樣是半圓形的,而是一個完整的圓。也就是說,彩虹並沒有起點,也沒有終點。彩虹的圓心就是太陽與地球的垂直連線的中點,人們看到的彩虹只是彩虹的一部分,而剩餘的部分在地平線下,所以人們看不到。這也能夠解釋,為什麼有些彩虹很短,而有些彩虹卻是一個完整的半圓。當彩虹呈現完整的半圓時,太陽恰好在地平線上,這時彩虹的圓心正好位於觀察者的前方地平線上。當太陽高懸於天空上時,彩虹的圓心位於地平線下,這時人們只能看到很少的一段彩虹。

  彩虹的觀測歷史

  中國古代觀測

  早在中國唐代時,精通天文歷算之學的進士孫彥先***孫思恭***便提出“虹乃與中日影也,日照雨則有之。”的說法,已解釋了彩虹乃是水滴對陽光的折射和反射。

  孫彥先的發現後來也被宋代沈括的《夢溪筆談》所引用及證實,且沈括也細微地觀察到虹和太陽的位置與方向是相對的現象。孫彥先和沈括等人對虹的這些發現比西方早了幾百年。

  西方觀測歷史

  1307年時歐洲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年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗,得出水對光的折射指數,用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成,而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度,但未能解釋彩虹的七彩顏色。

  後來牛頓以玻璃稜鏡展示把太陽光散射成彩色之後,關於彩虹的形成的光學原理才全部被發現。