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双彩虹是怎样构成的?为什么会有圆形彩虹?

彩虹是一种比较常见的自然现象,在早晨和黄昏,雨后阳光中就有或许呈现。在9月20日清晨广州天空中就呈现了壮丽的双彩虹。

这还不算特别稀罕的,因为双彩虹其实仍是挺常见的,而这次网友还拍到了圆形的双彩虹!

这估量是99.99%以上同学实际中从来没有见过的了吧?你认为这就完了吗?没完!咱们圆形的双彩虹你早年还能在网上看见过,那么下面这个图在今日曾经你必定没看见过——与世界榜首高塔,广州地标广州塔小蛮腰完美相切的圆形双彩虹!

这样的圆形彩虹你应该见不到第二张了。看不清?来一张部分扩大的吧:

那么彩虹是怎样构成的呢?双彩虹又是怎样构成的呢?为什么咱们往常看不到圆形的彩虹?咱们你有这些疑问,这篇文章将为你回答。

要回答这个问题之前,咱们要先了解一个基本常识:光的色散现象。这是由史上最巨大的科学家艾萨克牛顿在三棱镜分光试验中发现的,当太阳光以必定的视点入射三棱镜后,通过折射会被分解成不同色彩的光,这种现象称为光的色散。

咱们现在知道,这是因为白色的太阳光是由不同波长的光组成的,不同的波长的可见光对应了不同的色彩,波长最长的可见光为赤色,波长最短的为紫色。不同波长的光在介质中具有不同的折射率,红光的折射率较低,紫光的折射率较高,这导致它们以相同的视点入射介质以后会以不同的视点出射,这样就发生了色散。

彩虹构成的原因,便是太阳光照耀空气中的小水珠后通过折射-反射-再折射后发生色散的现象。咱们先看一下太阳光在水珠中的跋涉途径:

上图是代表太阳光中的红光在水滴中发生的折射与反射进程,而因为不同波长的光在水滴中的折射率并不相同,所以咱们来看看折射率更高的紫光的折射和反射途径:

因为不同的折射率,太阳光入射同一个水滴后,会把红光和紫光散射向不同的方向,紫光散射的方向更高,所以在这一个水滴里,咱们只能看到反射的红光。要把紫光刚好也这样折射在反射到咱们的眼里,太阳光需求照耀更低的水滴,因而,咱们看到那道亮堂的彩虹的色彩是上面是红光,下面是紫光。

那么问题来了,它为什么是弧形的?这便是因为那个折射率导致的。在上面的折射-反射途径图中,有没有留心我下面标示了一个视点≈42°?这便是太阳光通过水滴反射到咱们眼里时所发生的折射率。以太阳和你的连线作为圆心,以42度为夹角画一个圆便是你能看到的圆形彩虹了,但因为大部分情况下,彩虹的下半部分是被地平线遮挡的,所以咱们一般只能看到半圆弧的彩虹,这一起也是咱们为什么只能在清晨和黄昏看到彩虹的原因。

知道这个弧形的成因你就会理解为什么有的时分能看见圆形的彩虹,答案很简略,只需你站得足够高,以致圆形彩虹的下半部分不被遮挡,就能看见一个完好的圆形彩虹了。你能看到的圆形彩虹相片,无一例外都是从高空拍照的。

那么问题又来了,双彩虹那个昏暗的外圈又是怎样回事呢?那一圈咱们一般称为副虹,古时分又称为霓,与亮堂的主虹合称为霓虹,晚上五颜六色的霓虹灯便是以此得名的。

副虹其实是因为水滴对太阳光的二次折射反射导致的。因为上面的光路折射-反射图咱们现已大约知道光路的原理了,所以这个图我就画简略一点,也不标示文字了,咱们只需能看理解上面两个图就应该能看理解这个。

当太阳光通过这样的二次折射和反射,红光和紫光的上下方位就逆转了,红光需求照耀更低的水滴才干反射进咱们的眼睛,因而咱们看到副虹的色彩次序跟主虹是相反的。副虹通过二次折射-反射后,夹角到达约51度,因而它处在主虹的外围。一起因为通过了二次反射,被反射的光会许多削减,究竟水滴自身是透光的,所以副虹一般比较昏暗,许多时分是看不见的。

今日的科普到此为止了,我是星宇漂荡,咱们喜爱科学,欢迎重视我,会继续更新风趣科普。

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