彩虹是怎麼形成
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彩虹是怎麼形成,彩虹的形成是一種自然的光學現象,我們在風雨過之後見到的彩虹,是因爲陽光照射到空氣中接近圓形的小水滴,然後造成光的色散和反射形成的,下面來了解彩虹是怎麼形成。
彩虹,又稱天弓(客家話)、天虹、絳等,簡稱虹,是氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到半空中的水滴,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫 七種顏色。事實上彩虹有無數種顏色,比如,在紅色和橙色之間還有許多種細微差別的顏色,但爲了簡便起見,所以只用七種顏色作爲區別。
太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種顏色組成的,當照射到水滴上時會出現第一次折射,由於這7種顏色光的波長不同,它們的偏向角度也會不同,這時太陽光就會分解爲7種單色光;折射後的單色光到達水滴的背面後,會按照反射規律發生反射;反射後的單色光將回到入射水滴的這一面,這時將發生第二次折射,並仍然以單色光的'形式射出水滴。
其實只要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象,彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現,這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因爲仍有雨雲而較暗,而觀察者頭上或背後已沒有云的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近,在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以製造人工彩虹。
特殊彩虹
雙彩虹
大多數人因爲沒有積極的去觀察而不會注意到霓,霓是經常出現在主虹外側昏暗的第二道彩虹。霓是陽光經由雨滴內兩次反射和兩次折射產生的,出線的角度在50–53°。兩次反射的結果,使得霓的色彩排列和虹的弧相反,藍色在外而紅色在內。霓比虹闇弱,因爲兩次反射不僅使得更多的光線逃逸掉,散佈的區域也更爲寬廣。在虹與霓之間未被照亮的天空,因爲是亞歷山大最先描述的,所以被命名爲亞歷山大帶。
真四重彩虹的第三重、第四重彩虹,各有一道主虹與一道副虹。
更暗的第三道虹,甚至第四道虹,都曾經被拍攝過。這些是陽光在雨滴內經過三次或四次反射造成的'。這些虹都出現在與太陽同一側的天空,第三道和太陽相距約40°,第四道則約爲45°。因爲陽光的關係,用肉眼很難看見。
Felix Billet (1808–1882) 敘述過更高階的虹,他描繪出第19道虹的位置,並稱此種模式爲"彩虹玫瑰"。在實驗室內,使用更明亮的光線和準直良好的激光,可以觀察到更高階的虹。據報吳等多人在1998年使用類似的方法,以氬離子激光光束達到200階的虹。
月虹
月虹,又稱晚虹,是一種非常罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現,由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辨顏色,故此晚虹看起來好像是全白色。
反射虹和被反射虹
當彩虹出現在水面的物體上時,來自不同光路互補的兩個鏡弧可能分別出現在水面上和水面下。它們的名稱略有不同,如果水面是平靜的被反射虹將呈現鏡像出現在水面的地平線下方。陽光在抵達觀測者之前首先受到雨滴的偏折,然後經過水麪的反射。被反射虹,至少是一部分,經常可見,甚至在小水坑都可見。
當陽光在抵達雨滴前先被水面反射,它可能生成反射虹,如果水面夠大,整個表面也是平靜的,並靠近雨幕,反射虹便可能出現在地平線之上。它與正常的彩虹交會在地平線處,並且它的弧會在天空的較高處,因爲它的中心在地平線之上,而正常彩虹的中心在地平線之下。由於需要上述條件的配合,反射虹是很罕見的。
如果反射的弧再被反射,並且霓反射弧和他的反射弧同時都出現,同時出現6條(或是8條)綵帶也是可能的。
全圓彩虹
全圓彩虹導因於雨滴對陽光的“內反射”所造成的,因爲雨滴和空氣的折射率不同導致。[2]
雙子虹
雙子虹,它是Twinned bows的直譯,它們是本是同根生、分出兩叉的彩虹。[3]
霧虹
透過濃霧陽光會產生白色的彩虹。霧滴的尺寸比雨滴小,因此並沒有把光線分解成色彩分明的數道光帶。霧滴產生的光帶寬度要寬得多,這些光帶重疊合併成白色光弧。
紅虹
在日出和日落時,陽光的傳播距離很長,所以綠色、黃色、甚至橙色也能被大量散射。只有紅色不被散射,於是產生了單色的紅色彩虹。
附屬虹
虹的內側,逐級變窄、減弱的多層七彩序列輪迴,叫做附屬虹。
彩虹什麼時候出現
彩虹最常出現在下午,雨過天晴的時候。 這時,空氣中的塵埃越來越少,充滿了小水滴,半邊的天空因爲還殘留着雨雲和黑暗。 太陽是可見的,在觀察者的頭部或後面沒有云層,這樣就可以更容易地看到彩虹。 另一個經常看到彩虹的地方是瀑布附近。
人造彩虹
水霧法:花盆裏裝滿了水,然後帶着孩子來到一個有光線的地方。 噴水迎着太陽進入天空,我們很快就會看到彩虹出現了!
水杯法:倒滿一杯水;把杯子放在有充足陽光的窗臺上;在地板上放一張紙;用熱水把窗戶弄溼;調整杯子,直到你看到彩虹!
鏡面反射法:將鏡面置於太陽能看到的'地方,將鏡面浸入水盆,水盆底部約45度。 調整鏡子的角度,靜待水波,你可以在陰影中看到彩虹。 如果你看到彩虹的小碎片,只要不斷調整角度。
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