Sunday, March 22, 2009

为什么彩虹是弯曲的而不是直的?

在说这个原理之前,先请大家想一下,你上次见到彩虹是什么时间?只记得在很小的时候,看到过几次雨后的彩虹。随着慢慢的长大,好像已经很久没有时间停下脚步来仰望一下天空了……好了,我们言归正传。


彩虹形成的原理(物理课本里好像讲过吧,不过已经不记得了,复习一下吧)
彩虹是阳光以一定的角度照射在水滴上发生折射和反射而形成的。雨后,天空中布满了小水滴,这是一种天然的三棱镜。阳光透过水滴时,由于折射和反向作用,被分解成七色光,只要太阳角度适当,就能看到美丽的弧形彩带。
如果空气干燥,或者天空中只有微小的水滴,那就不会形成彩虹。一般来说,水滴越大,虹带越窄,色彩越鲜明;反之,水滴越小,虹带越宽,色彩就暗淡。有时,我们可以看到天空有两条彩虹:一条叫主虹,色彩鲜艳,里面是紫色,外面是红色;另一条叫副虹(又叫霓),里面是红色,外面是紫色,虹色较淡。这种现象是由于阳光透过水滴时,发生两次折射和反射的缘故。


为什么彩虹是弯曲的而不是直的呢?
光穿越水滴时弯曲的程度,视光的波长(即颜色)而定。红色光的弯曲度最大,橙色光与黄色光次之,依此类推,弯曲最少的是紫色光。每种颜色各有特定的弯曲角度,阳光中的红色光,折射的角度是42度,蓝色光的折射角度只有40度,所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。
若你用一条假想线,连接你的后脑勺和太阳,那么与这条线呈42度夹角的地方,就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈40度夹角,所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面。 事实上如果条件正确的话,可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠,经过折射→反射→折射.. 后射向我们的眼睛所形成。 不同颜色的太阳光束.经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约:180 - 42 = 138度。也就是说,若太阳光与地面水平,则观看彩虹的仰角约为 42度。 以相同视角射向眼睛的所有光束,必然在一个圆锥面上。