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彩虹是怎么形成的？

关注：96 发布时间：2021-07-01 14:22:04

彩虹是光的色散现象，是光与空气中的水滴相遇时发生折射和全反射而形成的，分为主彩虹(彩虹)和次彩虹(霓虹)。

什么是折射

光在不同介质中的传播速度是不同的。当光从一种介质斜入射到另一种介质时，传播方向一般会发生变化。比如光线从空气中斜入水时，折射的光线会更倾向于垂直于水面的轴，称为法线。

值得注意的是，折射不是光的唯*现象，波都可能在两种介质的界面发生折射。比如下图是水波的折射。

第一个正确解释折射现象的人是荷兰物理学家惠更斯，他指出波折射的原因是波在不同介质中以不同的速度传播。而且根据光的折射定律，光在空气中传播速度快，在水中传播速度慢。

什么是色散

在介质中，光速主要由介质决定。例如，光速在水中约为真空中的3/4，在玻璃中约为真空中的2/3。然而，即使在相同的介质中，不同颜色的光在传播时的速度也略有差异，这导致不同颜色的光在折射时有不同程度的偏转。

我们知道，白光由红、橙、黄、绿、靛、紫七种单色光组成。如果一束白光进入介质，由于光在介质中的速度略有差异，每种颜色的光偏转程度不同，出射时不是白色，而是分成七种颜色。这种现象叫做色散，比较早是牛顿发现的。

如图，牛顿让一束白光通过棱镜，发现出射光分为七种颜色。与原来的入射方向相比，红光的偏转比较小，紫光的偏转比较大。

虹和霓有什么区别

当空气中有水滴时，光线在进入水滴时会发生折射和反射。由于刚才提到的原因，不同颜色的光在折射时会有不同程度的偏转，从而导致色散现象。

彩虹出现时，有主彩虹(彩虹)和子彩虹(霓虹)，颜色顺序相反。彩虹是红紫色的，霓虹是红紫色的。因为霓虹一般比彩虹弱很多，所以有时候人们只观察主虹。

主彩虹的形成是由光线进入水滴时的两次折射和一次反射引起的。

如图所示，光首先通过一次折射进入水滴，然后通过一次反射和一次折射离开水滴。对于同一个水滴的出射光，紫光高度偏转，向水平方向倾斜；红光稍微偏转，倾向于垂直。

当我们在固定的地方观察时，分布在空气中的水滴也有类似的效果，如图。

注意：同一个水滴发出的光都无法进入我们的眼睛。我们接收的是不同水滴发出的光。比较上面的光比较垂直，所以是红色；底部的光比较横，所以是紫色的。于是我们看到了主彩虹，外红内紫。

次生彩虹(氖)形成的原因类似，只是它是光在水滴中两次折射两次反射形成的。

如图，这种情况下，红光偏转的程度小，比较水平；紫光有较大程度的偏转，更加垂直，正好与主彩虹相对，从而造成紫外和红色的效果。

一般来说彩虹和霓虹同时出现，霓虹更高。

只是因为霓虹多了一个反射，比彩虹弱很多，所以人们有时候会认为彩虹只有一个。

美丽的彩虹让人产生许多错觉。古希腊人认为彩红女神伊里丝是宙斯的信使。但只有科学才能让我们真正认识和理解自然。

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