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文档简介
彩虹的形成一.彩虹形成的光学原理我们知道，太阳光其实是由不同频率的色光组成的，实验表明，不同颜色的光在同一介质中的传播速度不同，因而折射率不同。当太阳光遇到两种介质分界面时，折射光线将按颜色分散开来，形成了彩虹。综上所述，彩虹实际上时太阳光在空气中的小水滴中发生了两次折射，一次反射所形成的光学现象。如图所示。1.彩虹光路的形成设空气中的小水滴为球形，那么，取其中一个剖面来进行分析，太阳光进入水滴，发生了“折射-反射-折射”的过程，发生了色散，那么我们假想一下，假若在水滴中增加太阳光反射的次数，会造成怎样的结果，如右图所示，光线最终射向天空，也就是不能被肉眼所看见，那么假若光线从下方入射呢，同样经过一个“折射-反射-反射-折射”的过程，便会射向地面，这就形成了我们所说的副虹（霓）。随着反射次数的增加，就形成了三次虹，四次虹，以此类推。只不过由于在光的反射过程中，能量不断损失，导致多次虹暗淡，直至不可见。2.彩虹的颜色排列事实上，如果条件合适的话，我们能看到圆环状的彩虹，例如峨眉山的佛光。这是因为当阳光进入水滴时，第一次折射，在水滴背面发生反射，又折射了出来。事实上，彩虹以内比较亮的区域，实际上就是水滴对太阳的投影，而内部正中央，便是太阳对你头部的投影。我们用一条假想线，连接后脑勺和太阳，红色的太阳光束经过上述过程形成彩虹的光束与原光束的偏折角约为180-42=138度（以下会给与证明），那么就是说，在假想线上42度角的地方，就是红色所在的位置。以此类推，不同颜色光的折射角不一样，就导致我们看到的彩虹是特定形状的，而不是一大片。再者，由于地球表面是一个弧面，所以太阳光经过折射后就形成了我们看到的弧状彩虹。如图所示。不同的人看到的彩虹是从不同的水滴折射出来的。所见到的的同一道虹，紫光和红光也是由不同的水滴折射出来的，可以说，每个人都看到专属于自己的彩虹。二彩虹形成的角度平行的太阳光入射到水滴中，通过光的色散，不同颜色的光会射向不同的角度，但是，由于入射角的不同，同一种颜色的出射的角度同样具有偏差，那么不同颜色之间不是应该抵消或者混淆么，之所以我们还能看到色彩明艳的彩虹，是因为当某一波长的入射光线具有某一入射角时，出射光线的偏向角具有极小值。如图所示参考文献1 .余小英，李凡生彩虹形成的光学原理及散射角的推导；2 .百度百科彩虹；
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