彩虹的形成原理

一：彩虹的出现是什么原理？

夏天 雷雨 或 阵雨 过后，天空常常出现一条非常美丽的弓形 彩带 ，从它的外层向里，整齐地排列着红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，这就是虹。 刚刚下完雨时，空气中浮悬着许多小水珠，在 太阳光 的照射下，就产生折射和内反射，而太阳的 可见光 ——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色的 波长 都不一样，当它们照射到空中这些小水珠上时，各色光被小水球折射的情况也不同，因此就分解成 七色光 而形成彩虹。正因为这样，虹产生的方位总是和太阳的位置是相对的，早晨出现在西方，午后出现在东边。虹的色彩与水珠颗粒大小密切相关，水珠大，虹就清晰鲜明，水珠小，虹就不那么鲜艳了。 知道了为什么有彩虹，那么自己也可以“造”一条：含一口水，背对着太阳喷出去，看那水珠上，清晰地出现一条 七色彩虹 。不信你试试。 在我们的日常生活中，有时下完雨，天空中就会出现五彩斑斓的彩虹，那为什么雨后会出现彩虹呢？彩虹有为什么有七种色彩呢？我带着这些问题开始了我的研究。 开始我想：“雨后出现彩虹那么肯定和雨有关联。”于是我拿来洗澡用的喷头，然后放水制造 人工降雨 ，这雨是下拉，彩虹却没有“露面”。这是我想到了平常 浇花 用的 喷壶 ，我把它找来，然后把喷壶的 喷嘴 改成雾状，然后喷出向雾一样的水，一会儿，彩虹终于“露面”了，经过多次试验，我还发现，只有在 阳光照射 下彩虹才会出现，所以彩虹一定和太阳有关。 我问哥哥这是怎么回事，他说：“太阳本身有赤橙黄绿青蓝紫组成， 水蒸气 中的小水滴像 三棱镜 一样，得以将阳光分解，所以水蒸气多的地方就出现了彩虹。”哦原来如此！这下我以为终于研究出来啦，就赶紧写出来，交给了老师。老师看完了却说：“我研究的不深入让我继续研究，为什么三棱镜就可以分解阳光？没办法，我只 好回家 和哥哥一起上网找答案。到网上，我和哥哥找啊找啊就是找不到。“撒”了八回网，也没捞到一条“鱼”。只好 无功而返 。 到了学校，我把结果告诉了老师。老师不相信找不到答案,所以放学后把我留下,帮我在网上查资料。我们在网上，换了一个又一个 词条搜索 ，终于看到一个标题为“三棱镜是怎样分解阳光的”资料。老师高兴得说：“这下有戏啦！”我们打开这个网页，仔细阅读，才明白。一束太阳光中有七种色光，在通过三棱镜或水蒸气时，由于每一种 光的折射 角度都不一样，所以光就散开了，红色的 折射角 最小，所以在最上面，紫色折射角最大，所以在最下面，下雨时，在天空中密集的水蒸气，兴盛了一个面很大的三棱镜，将太阳光分解了。 原来彩虹是这样形成的呀！

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二：彩虹怎么形成？

彩虹是人们时常看到的一种自然界的光现象。

因为空气中飘浮有大量的小水滴。当太阳光照射到这些小水滴上，一个个的小水滴就像棱镜似地把白光分解成七种单憨光，对阳光起分光色散作用。

阳光射入小水滴，即从空气这种媒质进入水这种媒质，发生一次折射，由于构成白光的各种单色光的折射率不同，紫光波长最短，其折射率最大，红光波长较长，其折射率最小，其余各色光则介乎其间。因此，光线在小水滴内产生分光现象，各色光同时在小水滴继续传播，遇到水滴的另一界面时被反射回来，重新经过小水滴内部，出来时再一次发生折射回到空气中。这样，阳光在小水滴中进行了两次折射和一次全反射就被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光。当空气中的小水滴数量很多时，阳光通过这些小水滴，经过反射和折射作用，射出来的光集中在一起，天空中美丽的彩虹就形成了。

三：彩虹是怎样形成的

彩虹是太阳光穿透雨的颗粒时形成的。原本光是笔直行进的，但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在通过雨的颗粒时就会折射。此时，由于光折射的角度因颜色而各异，所以七种颜色会以各自不同的角度鼎射。所以七种颜色会很漂亮地排列起来。这就是形成彩虹的原理。

四：彩虹是怎样形成的？

彩虹是气象中的一种光学现象。当阳光照射到半空中的雨点，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光谱。彩虹的七彩颜色究竟是哪七种有不同的说法，中国最普遍的说法是（从外至内）：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。西方的说法是：红、橙、黄、绿、蓝、靛 (Indigo)、紫，源于科学家牛顿分解七原色后取的名字。

其实只要有空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以人工制造彩虹。

晚虹是一种罕见的现象，在月光强烈的晚上可能出现。由于人类视觉在晚间低光线的情况下难以分办颜色，故此晚虹看起来好像是全白色。

原理

造成彩虹的光学原理彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈，造成我们所见到的彩虹。造成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。

双重彩虹，上方为霓，下方为虹很多时候会见到两条彩虹同时出现，在平常的彩虹外边出现同心，但较暗的副虹(又称霓)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因为有两次的反射，副虹的颜色次序跟主虹反转，外侧为蓝色，内侧为红色。副虹其实一定跟随主虹存在，只是因为它的光线强度较低，所以有时不被肉眼察觉而已（参看)。

彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所在位置，会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时，它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部影子的方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时，彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因。

彩虹由一端至另一端，横跨84°。以一般的35mm照相机，需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下。倘若在飞机上，会看见彩虹会是完整的圆形而不是拱形，而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向。

1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成，而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。

后来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹的形成的光学原理全部被发现。