彩虹,是太陽穿透天空中的雨粒時形成反射而出現的,春天氣溫低,雨時長,不具備不滿足出彩虹的必要條件,所以春天風雨后是難得見有彩虹的,一般在夏雨后,特別是陣雨后的早上,朝陽初升,與黃昏夕陽西下時才會易見彩虹。彩虹是自然現象,要見彩虹是需要一定的氣象條件的。
1、彩虹是怎么形成的?
牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成紅橙黃綠藍靛紫七種單色光,這種現象叫光的色散。雨后,空氣中懸浮著大量的小水滴,小水滴就起到三棱鏡的作用,太陽光進入小水滴,在水滴與空氣的界面處發(fā)生折射和反射,也會發(fā)生色散現象,在天空形成彩色的光帶——彩虹。簡單的就這些,想了解詳細點接著看,下圖時是太陽光進入小水滴時傳播的路徑,光從C點進入小水滴,經D點反射,再從E點射出。
過小水滴的球心O作AB平行于入射太陽光,將從E點射出的光線反向延長,與AB的夾角為α,入射的太陽光是平行的,但由于不同色光對應的α角不同,最后從小水滴射出的光線不再平行,其中當α最大時強度最大,能被人觀察到,這樣人眼能看到的光線都與太陽光夾角一樣,集中到一點就是一個正圓錐體的側面,所以,射出光線的小水滴都在一個圓弧上。
對于某一小水滴而言,只能有一種色光能被人看到,不同色光的α最大值略有不同,所以進入人眼的不同色光來自內外不同弧線上的小水滴。其中,按紅橙黃綠藍靛紫的順序,各種色光的α最大值依次減小,紅光最大,紫光最小,因此彩虹的顏色由外圈到里圈依次是紅橙黃綠藍靛紫,最外圈是紅色,最里圈是紫色,由于被地球遮擋,通??吹降牟屎缰皇巧喜康囊徊糠?,如果乘坐飛機時,趕巧出現彩虹,會看到彩虹是圓形的。
2、天上雨后的彩虹是怎么形成的,需要什么條件?
彩虹是因為陽光射到空中接近圓型的小水滴,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,然后在水滴的背面反射,最后離開水滴時再折射一次。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,
由于光在水滴內被反射,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。其實只要有空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背后以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象,彩虹最常在下午,雨后剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨云而較暗,而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光,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,亦可以人工制造彩虹??諝饫锼蔚拇笮?,決定了虹的色彩鮮艷程度和寬窄,空氣中的水滴大,虹就鮮艷。也比較窄;反之,水滴小,虹色就淡,也比較寬,我們面對著太陽是看不到彩虹的,只有背著太陽才能看到彩虹,所以早晨的彩虹出現在西方,黃昏的彩虹總在東方出現。
可我們看不見,只有乘飛機從高空向下看,才能見到,虹的出現與當時天氣變化相聯系,一般我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,下陣雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現,造成彩虹的光學原理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(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成,兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外,因為有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側為藍色,內側為紅色。