科普 彩虹，霓虹与太阳光谱

那些被北京近日的双“虹”美景刷屏的亲们，快点进来看看彩虹、霓虹都是怎么产生的吧！不然都不能愉快地欣(shua)赏(peng)美(you)景(quan)了呢(*^o^*)...

哪里有彩虹告诉我

能不能把我的愿望还给我

为什么天这么安静

所有云都跑到我这里



空小物噫.......那么这种现象是怎么产生的呀？

既然你诚心诚意地发问了，那我就勉为其难地给你讲讲究竟彩虹和霓虹是怎么产生的！



光的色散要想明白彩虹的形成机制，首先得清楚光的色散现象。相信大家在中学课本里都学过，可见光，也就是我们常说的白光，经过三菱镜折射后会在白板上呈现红橙黄绿青蓝紫七种颜色，这就是光谱，这个过程称为光的色散。其实，白光由红橙黄绿青蓝紫七色光复合而成的说法并不准确，因为可见光是波长处于390nm到760nm范围内的电磁波，只是我们的肉眼只能大致区分出七种颜色。当白光从一种介质入射进另一介质时，不同频率的光波的折射角不同，从而产生空间位置上的分开。

但是为什么我们见到的彩虹都是弧形呢？而且这次怎么会有两道呢？



虹的形成



空小物





当光线从A点入射后，发生折射进入水滴，在B点发生反射之后在C点折射出水滴。当然在这三点折射和反射现象都会发生，这里只画出与彩虹形成有关的部分。



由于太阳和地球的距离远大于地球半径，我们可以假设入射阳光为平行光，那么左图里光线1，2，3的入射角逐渐减小。与光线2相比，光线1在入射点的入射角更大，所以反射回空气的能量较多，进入水滴的能量较少； 同样地，与光线2相比，光线3的入射角小所以反射进水底的能量更多，但是在水滴内反射时它的入射角较小，因此从水滴右侧折射出水滴的能量较多，从而留在水滴内的能量较少。



理论证明，最后折射出的能量较多的光线与最初入射光线的夹角约为41度，这个方向叫闪耀方向。并且，由于不同频率的光在水滴中的折射率不同，这个角度略有差异，从紫光到红光介于40度～42度之间，如右图。当我们望向水汽团所在方向的天空时，沿着闪耀方向折射出的光线对眼部刺激最明显，最容易被辨认。

那么为什么面对彩虹的时候

太阳总是在我们的身后呀？





请看上面这张图！！！

这是是笛卡尔在他的书《Discours de la Methode》中给出的示意图，他将水汽团等效地想象成一个大的水球， AB为入射光线，DE为折射出水球的光线，直线EM与入射光线平行且经过观测者所在位置。因为沿着闪耀方向折射出的光能量最大，最容易被人眼辨认，所以[b]当

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