彩虹
彩虹(Rainbow),又称天弓、天虹、绛等,是一种常见且美丽的大气光学现象。它通常出现在雨后天晴或瀑布、喷泉附近,表现为天空中一条拱形的七彩光谱。
彩虹的形成原理
彩虹的形成需要同时满足三个基本条件:空气中有水滴、太阳在低角度(一般在42度以下)照射、观察者背对太阳面向水滴。其核心物理过程是阳光的折射、反射和色散:
1. 第一次折射与色散:当阳光从空气进入半空中的小水滴时,由于不同颜色的光波长不同,在水中的折射率也不同(紫光折射率最大,红光最小),白光被分解成七种单色光。
2. 内部反射:这些单色光到达水滴背面时,遇到空气界面发生反射,返回水滴内部。
3. 第二次折射:反射后的光线从水滴射出回到空气中时再次发生折射,最终进入观察者的眼睛。无数水滴共同作用,便形成了我们看到的彩色光带。
颜色排列与形态特征
* 颜色顺序:由于不同色光的折射角度不同,主彩虹的颜色由外圈至内圈依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。事实上,彩虹是一个连续的光谱,七色划分只是为了方便记忆。
* 形状:彩虹的完整形态其实是一个正圆形。但在地面上观察时,受地平线遮挡,我们通常只能看到上半部分的弧形。如果在高空(如飞机上)且避开地面遮挡,则有可能看到完整的圆形彩虹。
* 主观性:彩虹并非固定在某个位置的实体,它的位置取决于观察者与太阳的相对位置。因此,每个观察者看到的彩虹都是由不同的水滴反射形成的,是独一无二的。
常见的特殊彩虹
* 双彩虹(霓虹):有时在主彩虹外侧会出现一道较暗的副虹,称为“霓”。它是光线在水滴内经过两次反射和两次折射形成的。由于多了一次反射,霓的颜色排列与主虹完全相反(紫色在外,红色在内),且亮度更弱。主虹与霓之间未被照亮的暗区被称为“亚历山大带”。
* 月虹:在月光强烈的夜晚,由月光照射水滴形成。由于夜间光线较弱,人类视觉难以分辨颜色,月虹通常看起来是全白色的。
* 红虹:常出现在日出或日落时分。此时阳光穿过大气层的路径较长,波长较短的蓝、紫光被大气散射殆尽,只有红光能够穿透,因此彩虹呈现红色。
* 雾虹:当光线经过非常微小的雾滴时形成,因为水滴太小,色散效应不明显,通常呈现为白色的彩虹。
追彩虹指南
想要看到彩虹,最常在雨后刚转晴的下午或清晨寻找。此时空气中充满小水滴且尘埃较少。只要找准角度——**背对太阳,面向有水滴的方向


