为什么雨过天晴后会出现彩虹?

雨过天晴，天空中常常会出现一道半圆形彩虹，它是一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成的光带，我们把它叫做虹． 我国古人很注重观察自然现象，对天空中彩虹早就有了科学的解释．沈括在《梦溪笔谈》中引用孙彦光的话说：“虹，日中雨影也．日照雨，则有之．”唐代张志和《玄真子》中说道：“背日喷乎水，成虹霓之状．”可见，彩虹是由于阳光射到空中的水滴里，发生反射与折射造成的． 我们知道，当太阳光通过三棱镜时，会发生色散现象，把原来的白色光分解成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光．在下雨之前或大雨之后，天空中悬浮着许多微小的水珠，这些水珠起着三棱镜的作用，当太阳光照到小水珠上，如图1所示，进入小水珠时发生一次折射，在小水珠内部一部分光被反射，然后从小水珠射出时又发生一次折射，这两次折射一次反射，使频率不同的色光沿不同的方向前进，于是就发生了色散现象．由于太阳光是平行光，只有沿某一方向射出的光最强，这就是我们看到虹的方向．这个方向与入射的太阳光的方向之间的夹角，对于红光约等于42°，紫光约等于40°，其他色光则介于40°～42°之间，如图2所示．由于天空中的水珠很多，只有符合上述角度的方向才能看到虹，因此站在地面上看到的虹是半圆形，在虹中内侧为紫色，外侧为红色，如图3所示． 那么，为什么夏天雨后往往有彩虹，而冬天却没有呢?因为夏天常常下雷雨或阵雨，这些雨的范围不大，往往是这边天空在下雨，那边天空仍闪耀着强烈的阳光．雨过以后，天空中还悬着许多小水滴．而冬天，天气一般较冷，空气干燥，下雨机会少，阵雨就更少，多数是降雪，而降雪是不会形成虹的，所以冬天很少出现彩虹． 当太阳光在天空行进，遇到天空中细小的水滴时，光线会被折射进入水滴内， 由於不同『颜色』的光线弯曲的程度不同，於是水滴内不同颜色的光线便被分开了。 当光线第二次遇到水滴与空气的边界时，大部份的光线会很快又折射出去。 但少部份在水滴内经过一次反射的光线，在第三次遇到水滴与空气的边界时， 部份被折射出去的光线会形成『虹 彩虹是太阳光穿透雨的颗粒时形成的。原本光是笔直行进的，但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在通过雨的颗粒时就会折射。此时，由于光折射的角度因颜色而各异，所以七种颜色会以各自不同的角度折射。所以七种颜色会很漂亮地排列起来。这就是形成彩虹的原理。因为彩虹呈现于与太阳方向相反的天空，所以想在雨后看彩虹时要背对着太阳。

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