彩虹形成的原因是什么,彩虹是怎么形成的有哪些颜色

彩虹形成的原因是什么

彩虹是一种可以在天空中出现的多色弧形现象 , 彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成 。当太阳光照射到半空中的水滴,光线被折射及反射,当中的40——42度的反射最强烈 , 这样就会形成我们平时看到的彩虹 。
在天空上形成拱形的七彩光谱 , 由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色 。彩虹的颜色是由光线通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 。
彩虹形成的原因是什么,彩虹是怎么形成的有哪些颜色

当光线(通常是阳光)穿过悬挂在大气中的水滴时,彩虹就形成了 。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,它会走一个不同的方向 。
彩虹的形成是因为白光进入水滴,在水滴中向几个不同的方向弯曲 。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同的颜色 。
彩虹的颜色:
每一种颜色的波动都有不同的长度,由于红光波长较长,所以最常出现在彩虹的外缘 。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现在彩虹的两边 , 紫外线比紫光短,x射线甚至比紫外线短 。

彩虹是怎么形成的有哪些颜色


彩虹形成的原因是什么,彩虹是怎么形成的有哪些颜色

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同角度入射 , 在水滴内也是以不同的角度反射 。当中以40-42度的反射最为强烈,形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 , 便可能产生可以观察到的彩虹现象 。彩虹最常在下午,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,一般人们从虹出现在天空中的位置可以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,形成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小 , 形成的彩虹就不明显 。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
事实上如果条件合适的话,可以看到整圈圆形的彩虹(例如峨眉山的佛光) 。形成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射 , 最后离开水滴时再折射一次,最后射向人们的眼睛 。
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 。
【彩虹形成的原因是什么,彩虹是怎么形成的有哪些颜色】
因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,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,蓝色光的折射角度只有40度 , 所以每种颜色在天空中出现的位置都不同 。
若用一条假想线,连接后脑勺和太阳,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 。
倒挂的彩虹又是怎么回事?
“环天顶弧”是气象学中一种稀有现象,因为它的形成位置相当高,很少被人注意到,常被称之为“倒挂彩虹”或“天空的微笑”,它形成于和太阳同一侧的天空 , 并且以不超过四分之一圆周的长度环绕天顶 。
天空晴朗,云层非常少,同时阳光还得以一定的角度照射在距离地面6100米-7625米的云层中的细小的冰晶上形成折射 。同时 , 云层中的冰晶表面一定得是弯曲的 , 且颗粒比盐粒还要小 。
当太阳身处天空下方,日光与冰晶扁平面相接触时 , 光线在每个晶体内都发生了弯曲,折射出包括红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝、蓝紫色等彩虹特有的七色光谱 。
由于卷云所含的冰晶粒子不断移动位置,因此环天顶弧现象出现的时间非常短暂 。
具体过程分解是这样:
形成环天顶弧的太阳光会从冰晶的平坦顶面进入,从其中一个棱镜面射出 。几乎平行的太阳光经过角度90°的棱镜折射后将是宽色分离和较单纯的颜色 。环天顶弧只能在太阳的仰角低于32.2°时形成 。当太阳的仰角在22°时的环天顶弧最明亮,因为这时的太阳光进入和离开冰晶时的偏向角最小;这时形成的环天顶弧长度22°,宽度3° 。环天顶弧的长度因为太阳仰角的不同而在32.2°和0°之间变化,并且在这两个极值的环天顶弧亮度会非常微弱 。当太阳的仰角高于32.2°,光线会从冰晶的底部离开,会形成几乎只有单色的幻日环 。
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