彩虹是氣象中的一種光學(xué)現(xiàn)象.當(dāng)陽(yáng)光照射到半空中的水珠,光線(xiàn)被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光譜.彩虹的七彩顏色究竟是哪七種有不同的說(shuō)法,中國(guó)最普遍的說(shuō)法是（從外至內(nèi)）：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫.西方的說(shuō)法是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛 (Indigo)、紫,源于科學(xué)家牛頓分解七原色后取的名字.
　　其實(shí)只要有空氣中有水滴,而陽(yáng)光正在觀(guān)察者的背后以低角度照射,便可能產(chǎn)生可以觀(guān)察到的彩虹現(xiàn)象.彩虹最常在下午,雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn).這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿(mǎn)小水滴,天空的一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗.而觀(guān)察者頭上或背后已沒(méi)有云的遮擋而可見(jiàn)陽(yáng)光,這樣彩虹便會(huì)較容易被看到.另一個(gè)經(jīng)?？梢?jiàn)到彩虹的地方是瀑布附近.在晴朗的天氣下背對(duì)陽(yáng)光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以人工制造彩虹.
　　晚虹是一種罕見(jiàn)的現(xiàn)象,在月光強(qiáng)烈的晚上可能出現(xiàn).由于人類(lèi)視覺(jué)在晚間低光線(xiàn)的情況下難以分辦顏色,故此晚虹看起來(lái)好像是全白色.
　　原理
　　造成彩虹的光學(xué)原理彩虹是因?yàn)殛?yáng)光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成.陽(yáng)光射入水滴時(shí)會(huì)同時(shí)以不同角度入射,在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射.當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈,造成我們所見(jiàn)到的彩虹.造成這種反射時(shí),陽(yáng)光進(jìn)入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次.因?yàn)樗畬?duì)光有色散的作用,不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同,藍(lán)光的折射角度比紅光大.由于光在水滴內(nèi)被反射,所以觀(guān)察者看見(jiàn)的光譜是倒過(guò)來(lái),紅光在最上方,其他顏色在下.
　　雙重彩虹,外圈為霓,內(nèi)圈為虹
　　雨后紐倫堡上空的雙道彩虹很多時(shí)候會(huì)見(jiàn)到兩條彩虹同時(shí)出現(xiàn),在平常的彩虹外邊出現(xiàn)同心,但較暗的副虹(又稱(chēng)霓).副虹是陽(yáng)光在水滴中經(jīng)兩次反射而成.兩次反射最強(qiáng)烈的反射角出現(xiàn)在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外.因?yàn)橛袃纱蔚姆瓷?副虹的顏色次序跟主虹反轉(zhuǎn),外側(cè)為藍(lán)色,內(nèi)側(cè)為紅色.副虹其實(shí)一定跟隨主虹存在,只是因?yàn)樗墓饩€(xiàn)強(qiáng)度較低,所以有時(shí)不被肉眼察覺(jué)而已（
　　虹其實(shí)并非出現(xiàn)在半空中的特定位置.它是觀(guān)察者看見(jiàn)的一種光學(xué)現(xiàn)象,彩虹看起來(lái)的所在位置,會(huì)隨著觀(guān)察者而改變.當(dāng)觀(guān)察者看到彩虹時(shí),它的位置必定是在太陽(yáng)的相反方向.彩虹的拱以?xún)?nèi)的中央,其實(shí)是被水滴反射,放大了的太陽(yáng)影像.所以彩虹以?xún)?nèi)的天空比彩虹以外的要亮.彩虹拱形的正中心位置,剛好是觀(guān)察者頭部影子的方向,虹的本身則在觀(guān)察者頭部的影子與眼睛一線(xiàn)以上40°至42°的位置.因此當(dāng)太陽(yáng)在空中高于42度時(shí),彩虹的位置將在地平線(xiàn)以下而不可見(jiàn).這亦是為甚么彩虹很少在中午出現(xiàn)的原因.
　　彩虹由一端至另一端,橫跨84°.以一般的35mm照相機(jī),需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下.倘若在飛機(jī)上,會(huì)看見(jiàn)彩虹會(huì)是完整的圓形而不是拱形,而圓形彩虹的正中心則是飛機(jī)行進(jìn)的方向.
　　蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時(shí)歐洲已有人提出彩虹是由水滴對(duì)陽(yáng)光的折射及反射而造成.笛卡爾在1637年發(fā)現(xiàn)水滴的大小不會(huì)影響光線(xiàn)的折射.他以玻璃球注入水來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得出水對(duì)光的折射指數(shù),用數(shù)學(xué)證明彩虹的主虹是水點(diǎn)內(nèi)的反射造成,而副虹則是兩次反射造成.他準(zhǔn)確計(jì)算出彩虹的角度,但未能解釋彩虹的七彩顏色.
　　后來(lái)牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽(yáng)光散射成彩色之后,關(guān)于彩虹的形成的光學(xué)原理才全部被發(fā)現(xiàn).
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