为什么没下雨也会出现彩虹?

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  下雨过后只是比较容易出现彩虹,因为雨后的空气中含有较多的小水珠,所以只要空气中小水珠的分布以及含量适当,即便不是雨后也可能出现彩虹。

  

  下面就介绍一下小水珠在彩虹形成过程中起的作用:

  我们先单独分析一颗空气中的小水球,当光线从空气中传播进水珠内部时,由于水与空气属于两种不同的介质,因此光线会在介质的交界处发生偏折,也就是折射现象;随后光线在将要穿透水珠时,又会在水珠壁发生反射现象;随后再次发生折射现象,进入空气。

  这个“折射—反射——再折射”的过程如下图所示:

  

  途中的实线代表光线路径。

  不过上图是分析了一条光线的路径,实际上进入水珠中的光线是由很多条组成的,那么这些光线经过上述过程后,再次进入空气中会发生什么现象呢?在只考虑单色光的情况下,如下动图所示:

  

  我们通过动图可以清楚地看到,再次进入空气的光线在某一个角度上产生了较为密的聚集,(实际上由于水珠是球体,那么密集部分的光线再次进入空气时,是呈光锥形分散开的),而光线分布较密,也就意味着光强增加,人眼对其就更为敏感。

  而不同颜色的光产生的密集部分的角度是不一样的,这也到导致了为什么彩虹会有不同颜色(如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等)的排序产生。

  

  最后我们再发挥一下空间想象能力,之前都是对一颗小水珠进行分析,那么现在假设你站在地面上,四周围都布满了小水珠,太阳也位于恰当的位置,那么你会看到什么呢?

  

  没错,就是一个美丽的弧形彩虹。

  如果看到的是倒挂着的“彩虹”,那很有可能是“幻日弧光”,听着挺奇幻的,但原理上还是一种光学现象而已。

  

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