彩虹是怎样构成的详解(一):
彩虹是一种能够在天空中出现的多色弧形现象,彩虹的颜色是由光线经过大气中的水滴反射和分散而产生的。然而,这一现象实际上并不存在于任何特定的地点。从本质上说,彩虹是一种光学错觉。
彩虹是如何构成的
当光线(通常是阳光)穿过悬挂在大气中的水滴时,彩虹就构成了。光波穿过水滴时会改变方向,产生两个过程:反射和折射。当光线反射到水滴上时,它就会从水滴的发源地向相反的方向反射回来。当光线折射时,它会走一个不一样的方向。
彩虹的构成是因为白光进入水滴,在水滴中向几个不一样的方向弯曲。当这些弯曲的光波到达水滴的另一边时,它们会反射回液滴,而不是完全穿过水。由于白光在水中是分开的,折射光在人眼看来是不一样的颜色。
彩虹的颜色
每一种颜色的波动都有不一样的长度,由于红光波长较长,所以最常出此刻彩虹的外缘。同样,其他颜色也根据它们的波长排序。然而,这些光波是肉眼看不到的。这些看不见的光线出此刻彩虹的两边,紫外线比紫光短,x射线甚至比紫外线短。
不一样类型的彩虹
一、单色彩虹
在接近日落或日出的降雨之后,这些彩虹更常见。在这几个小时,阳光更深地进入大气层,使绿色和蓝色的光波传播到更广阔的区域,没有这些颜色,红色光波就能主宰天空。单色彩虹被认为是一种罕见的现象。
二、双彩虹
当第二道彩虹在主彩虹上方可见时,就会出现双彩虹。第二道彩虹不如第一条那么明亮。这种现象是由双重反射造成的,这导致第二彩虹的颜色顺序被颠倒。
彩虹是怎样构成的详解(二):
彩虹的出现有三个基本条件:阳光、雨水,还有人的眼睛。
1666年,牛顿做了一次“最美”的光学实验,他发现阳光光经三棱镜的折射后呈现出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,称为光的色散现象,说明阳光光是一种复合光,由这七种颜色的单色光组成。
我们经常会在雨过天晴后的天空看到彩虹,这是一种大气的光学现象。空气中的雨水颗粒充当了三棱镜。阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最终离开入射面时再折射一次进入我们的眼睛,总共经过一次反射两次折射。
由于每种单色光的波长和折射率都不相同,阳光射入水滴时会同时以不一样角度入射,在水滴内亦以不一样的角度反射,当中以40至42度的反射最为强烈,从而构成我们所见到的彩虹。
事实上彩虹有无数种颜色,比如,在红色和橙色之间还有许多种细微差别的颜色,为了简便起见只用七种颜色作为区别。
彩虹是怎样构成的详解(三):
彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而构成。阳光射入水滴时会同时以不一样角度入射,在水滴内亦以不一样的角度反射。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,最终离开水滴时再折射一次,总共经过一次反射两次折射。
因为水对光有色散的作用,不一样频率的光的折射率有所不一样,红光的折射率比蓝光小,而蓝光的偏向角度比红光大。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。所以,彩虹和霓虹的高度不一样,颜色的层递顺序也正好反过来。彩虹意旨光线经过两次折射一次反射,霓虹则是光线经过两次折射两次反射。
其实只要空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生能够观察到的彩虹现象,彩虹最常在午时,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。
彩虹是怎样构成的详解(四):
彩虹又称天虹,简称虹,是气象中的一种光学现象。彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴,造成色散及反射而成。
彩虹由外至内呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,彩虹之所以都是弯曲的,跟光穿越水滴时弯曲的程度和光的颜色有关。红色光的弯曲度最大,紫色光的弯曲度最小,所以,我们经常看到的彩虹,蓝色总是在红色下头。
彩虹的明显程度取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,构成的彩虹越鲜亮。一般冬天的气温较低,在空中不容易存在小水滴,下阵雨的机会也少,所以冬天一般不会有彩虹出现。
彩虹是怎样构成的详解(五):
彩虹构成的原因
科学解释
彩虹(rainbow)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,在天空上构成拱形的七彩的光谱。
彩虹是一种天然现象,是由于阳光射到空气的水滴里,发生光的反射和折射造成的。
形态颜色
形状
通常肉眼所见为拱曲形,似桥状,民间常有“彩虹桥”的说法。
色彩
色彩一般为七彩色,从外至内分别为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。按基础颜色排序为:红、黄、绿、青、蓝、品。在中国,也常有“赤橙黄绿青蓝紫”的说法。毛泽东曾于1933年夏所作《菩萨蛮·大柏地》一词描绘了彩虹的色彩:“赤橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞。雨后复斜阳,关山阵阵苍……”
彩虹的特殊现象
双彩虹
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“称霓”)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。当阳光经过水滴时,它会被折射、反射后再折射出来。在水滴内经过一次反射的光缐,便构成人们常见的彩虹(主虹)。若光线在水滴内进行了两次反射,便会产生第二道彩虹(霓)。
霓的颜色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均会损失一些光能量,所以霓的光亮度亦较弱。两次反射最强烈的反射角出此刻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。副虹其实必须跟随主虹存在,只是因为它的光线强度较低,所以有时不被肉眼察觉而已。
晚虹
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景下难以分辨颜色,故此晚虹看起来好像是全白色的。
彩虹的天然原理
七色光原因
彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴,造成光的色散及反射而成的。阳光射入水滴时会同时以不一样角度入射,在水滴内也是以不一样的角度反射。当中以40-42度的反射最为强烈,构成人们所见到的彩虹。
其实只要空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生能够观察到的彩虹现象。彩虹最常在午时,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。虹的出现与当时天气变化相联系,一般人们从虹出此刻天空中的位置能够推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时,本地是不大容易下雨的,而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度,取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,构成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小,构成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低,在空中不容易存在小水滴,下雨的机会也少,所以冬天一般不会有彩虹出现。
弯曲原因
事实上如果条件适宜的话,能够看到整圈圆形的彩虹(例如峨眉山的佛光)。构成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最终离开水滴时再折射一次,最终射向人们的眼睛。
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。
因为水对光有色散的作用,不一样波长的光的折射率有所不一样,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。
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,蓝色光的折射角度仅有40度,所以每种颜色在天空中出现的位置都不一样。
若用一条假想线,连接后脑勺和阳光,那么与这条线呈42度夹角的地方,就是红色所在的位置。这些不一样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头。