夏天雨后,乌云飞散,太阳重新冒出头,天空常常会出现半圆形的彩虹。
自古以来,人们都欣赏虹,努力揭开虹的秘密,甚至流传了很多虹的神话。那么虹是怎么出现的呢?
其实,虹的出现是因为光的折射现象。我们知道,当太阳光通过三棱镜的时候,前进的方向就会发生偏折,而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、蓝,靛、紫各种颜色的光带。而在下雨时,或者在雨后,空气中充满着无数个小小的能偏折日光的水滴。当阳光经过水滴时,不仅改变了前进的方向,同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,如果角度适宜,就成了我们所看到的虹。空气里水滴的大小,决定了虹的色彩鲜艳程度。空气中的水滴越大,虹越鲜艳。水滴越小,例如像雾滴那样大时,虹色越淡,形成白虹。
天空中,不光是会出现一条虹,有时会同时出现两条、三条,以至五条虹,不过这种情况比较少见。在1948年9月24日傍晚,列宁格勒的涅瓦河上空出现了四条虹。在1877年6月15日,葡萄牙的沙塔——克维阡里,曾出现了五条虹。多条虹生成的原因同样是由于阳光在水滴里发生反射与折射造成的,不过,光线的路线更加复杂罢了。
那么为什么夏天雨后往往有虹,而冬天却没有呢?因为夏天常常下雷雨或阵雨,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。有时候,雨过以后,天空还飘浮着许多小水滴,当太阳光通过这些小水滴时,经过反射和折射作用,天空中美丽的彩虹就出现了。冬天,天气一般较冷,空气干燥,下雨机会少,阵雨就更少,多数是降雪,而降雪是不会形成虹的,所以冬天不大会出现虹。但在极少的情况下,天空中具有形成虹的恰当条件时,也有可能出现虹。
俗话说:“东虹日头,西虹雨”。根据虹出现的方向,可以预测未来的天气。虹在东方,表明在我们东边的大气里有雨存在。因为大气一般是有规律地自西向东运动的,东方的坏天气只会越来越往东移去,离开我们愈来愈远。如果虹在西方,表明在我们西边的大气里有雨,随着大气的运动,雨水就很容易落到我们这个地方来。因此,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。
概要
自古以来,人们对天上的彩虹都很着迷,努力解开其中的秘密,并产生了很多传说。其实,虹的产生是由于阳光的折射造成的。雨后,空气中充满着无数个的水滴。太阳光经过这些小水滴的折射后,就像经过棱镜一样,分解成不同的颜色,形成彩虹。空气中的水滴越大,彩虹也就越艳。
彩虹一般出现在夏天。因为夏天雷雨和阵雨比较多,雨后还有大量的水滴留在空气中,方便形成彩虹。冬天空气比较干燥,阵雨不多,通常下雪,而下雪是不会形成彩虹的。
另一方面,我们也可以根据彩虹出现的方位预示未来的天气情况。因为大气一般是有规律地自西向东运动的;所以,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。
作者:郑昌浩
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雨后经常可以看到的彩虹,是因为空中飘浮的小水滴就像一个个的球形透镜,阳光射入水滴后,经过折射、反射再折射出来,进到我们的眼睛。本来的白光进入水滴后,会像牛顿的三棱镜实验一样,因为折射而分成不同的色光,所以彩虹才有不同的颜色。但是如果空气中布满水滴,为什么我们只看到一道彩虹,而不是到处都有彩虹呢?这是因为光线入射水珠的位置,只有一个角度会让折射出的光线强度最大。这就是解读彩虹现象的最基本原理:入射光和眼睛见到色光的视线间有一个固定的夹角。因此,并不是只有空中某些特别的水珠会产生彩虹,而是只有在特定角度的水珠所折射出来的色光才能进到我们的眼睛。这个角度和不同色光的折射率有关,例如红光的折射率较小,夹角较大(约42°13`);反之,紫光折射率小,夹角就较小(约40°30`),这就造成红色在上、紫色在下的彩虹。因为阳光是平行入射,由上述原理和「并行线同位角相等」的定理,进到眼中的色光会因为空气中的水珠层厚度的增加而加强,这就是为什么大雨后的彩虹较清楚、小雨后的较淡薄的原因。由于基本原理中固定夹角的限制,当太阳在我们头上时(例如正午),折射的光线进不到眼睛,所以看不到彩虹。必须到约下午4点以后,彩虹才会在山峦或城市的天际在线出现,而且随着时间越接近傍晚,彩虹的位置会越高,这也是基本原理的应用。根据同样的原理,考虑以通过眼睛平行于入射阳光之直线为转轴,旋转在你眼中造成彩虹的入射光线,这时进到你眼睛的折射色光,会转出一个圆锥面。如果入射光不平行于地面(例如下午4点时),这个圆锥面投射到我们眼里,看起来只是一段短圆弧。但是到了傍晚阳光平行于地面时,我们眼中的彩虹,就几乎是正半圆。 大家记忆里最深刻、最令人赞叹的彩虹,都发生在大雨后的傍晚,颜色分明的一道彩虹,圆圆高挂在天边,从一座山跨到另一座山。看过上面的说明,读者应该能够自行解释了吧。彩虹是非常有趣的哲学对象,既不真的存在于外界,也不只是人类心灵的想象,它是主客互动的产物。下次和友人看到彩虹时,请记得你们共享的是空灵大气、好风好雨;至于彩虹,是无法共享的。
参考资料:http://www.xiaoi.com/question/html/164480.html
光线折射所导致,太阳光其实本来就是多彩的
白色的太阳光其实包含有不同颜色的光线,粗略地可分为七种颜色,分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。在正常情况下,我们只会看见太阳光是白色的。但是在雨后放晴的时候,天空中仍残留着一些小水珠,白色的阳光被小水珠折射和反射。由于不同颜色的光有不同的折射率,它们在水珠中被反射到稍为不同的方向。如果我们在特定的仰角去观察天空,会看见不同的水珠反射出不同颜色的光,形成彩虹.
从物理角度说,由于光的衍射而产生.