彩虹是怎样形成的.doc

彩虹怎样形成的

图1 彩虹架在尼加拉瓜大瀑布的上空
在雨过天晴的天空中，在飞泻而下的瀑布前，在湍流的溪水上，在腾空而起的喷泉旁…… 都可能会出现美丽的圆弧形的巨大的彩虹。
图2 彩虹的形成
白光
紫光

红光

彩虹为什么都出现在有水汽的地方？它究竟是怎样形成的？各种彩虹颜色的排列都一样吗？为什么彩虹往往出现在夏天而不是冬季？彩虹为何是圆弧形的？

我国古人也很注重观察自然现象，对天空中彩虹早就有了科学的解释．沈括在《梦溪笔谈》中引用孙彦光的话说：“虹，日中雨影也．日照雨，则有之．”唐代张志和《玄真子》中说道：“背日喷乎水，成虹霓之状。”可见，我国古人也知道阳光和水能形成虹。
为何阳光和水能形成虹？
原来在雨过天晴时，天空中仍有一些小水珠，阳光被小水珠两次折射和一次反射后，各种色光偏转的角度略有不同（如图2所示），产生了色散现象。如果我們在特定的仰角去观察天空，不同仰角的水珠反射进入人眼的光线不同,形成了彩虹。
有时人们会同时看到两条彩虹(见图3),在气象学上称内侧的彩虹为主虹，外侧的彩虹为副虹，又叫霓。我们已经知道,阳光在小水珠中两次折射和一次反射后形成虹,如果阳光被小水珠两次折射与两次反射后（如图４所示），则形成的是霓.虹的外侧是红色,内侧是柴色；霓与虹正好相反，外侧是紫色，内侧是红色。由于霓比虹多反射一次，光线的强度较弱，所以霓一般较淡且並不常见。
图3　　霓与虹
为什么夏天雨后往往有彩虹，而冬天却没有呢?这是由于夏天常常下雷阵雨，这些雨的范围不大，往往是这边天空在下雨，那边天空仍闪耀着强烈的阳光．雨过天晴后，天空中还悬着许多小水滴．阳光和小水滴具备了产生虹的条件，所以夏天雨后容易产生虹。而冬天天气一般较冷，空气干燥，下雨机会少，阵雨就更少。
图4
紫光
红光
白光
由于只有在特定的角度才能见到彩虹，以相同视角射向眼睛的所有光束，必然在一锥面上，即彩虹出现在以观察者为锥顶的圆锥面上，所以我们所看到的彩虹是圆弧形的。由于大地的阻挡，只能看到部分圆弧，如果在高空中，则有可能看到完整的环形彩虹。

（臧文彧）