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彩虹是如何工作的

由:汤姆哈里斯

做一个彩虹

单个雨滴的形状和浓度与玻璃棱镜不同,但它对光线的影响是相似的。当白人阳光以一个相当低的角度撞击一组雨滴,你可以看到其组成颜色:红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫——一道彩虹。为了简单起见,我们只研究红色和紫色,这是可见光谱末端的光的颜色。

下面的图表显示了当阳光照射到单个雨滴时发生的情况。

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当白光从空气中进入水滴时,光的组成颜色根据它们的频率减慢到不同的速度。当紫色光线进入雨滴时,它会以一个相对尖锐的角度弯曲。在水滴的右侧,一部分光线回到了空气中,其余的则被反射回来。一些反射光从水滴的左侧穿过,当水滴再次进入空气时发生弯曲。

通过这种方式,每一个雨滴都将白色的阳光分散成不同的颜色。那么,为什么我们会看到很宽的色带,就好像不同的多雨地区分散着不同的单一颜色一样?因为我们只看到每个雨滴都有一种颜色.您可以在下面的图表中看到它是如何工作的。

当雨滴A使光分散时,只有红光以正确的角度射入观察者的眼睛。其他彩色光束以较低的角度射出,所以观察者看不到它们。阳光会以同样的方式照射到周围所有的雨滴,所以它们都会向观测者反射红光。

雨滴B在天空中的位置要低得多,所以它不会向观测者反射红光。在它的高度,紫光以正确的角度进入观察者的眼睛。雨滴B周围的所有雨滴都以同样的方式反射光线。在A和B之间的雨滴都向观察者反射不同颜色的光,所以观察者看到的是全光谱。如果你站在雨的上方,你会看到彩虹是一个完整的圆圈,因为光线会从你周围反射回来。在地面上,我们可以看到地平线上彩虹的弧线。

有时你会看到两道彩虹——一道尖尖的彩虹,上面还有一道较暗的彩虹。较暗的彩虹和较尖锐的彩虹产生的方式相同,但光线不是在雨滴内部反射一次,而是被反射两次。由于这种双重反射,光线从不同的角度射入雨滴,所以我们看到雨滴在更高的地方。如果你仔细观察,你会发现第二道彩虹的颜色顺序与第一道彩虹的颜色顺序相反。

这就是彩虹的全部。光和水恰好以正确的方式结合在一起,描绘出一幅美丽的自然画面。

想了解更多关于彩虹和其他光学现象的信息,请点击下面的链接。

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