彩虹的科学原理

• 没有太阳 • 彩虹背后有乌云 • 彩虹是上面有一层自上 而下紫靛蓝绿黄橙红的 颜色暗淡的彩虹 • 为什么？ • 下面将一一做出解答
我们来看一看光是怎么被水珠折射的
• 首先我们看一看为什么会色散。 • 可见光是一种波，属于电磁波（不同于声音，声音是疏密波。电 磁波具有波粒二象性，所以才能在真空中传播）。电磁波具有不 同的频率。如下表所示。
参考书目：《乔乔的物理花园》
霓的形成
• 霓是如图所示形成的，只当光 线射在水珠偏下部分时，才会 形成。 • 由于在水珠里形成了两次反射， 虹中只有一次，所以霓偏暗。 • 由于实验得出红光“反射”角 度为50°；紫光为53°，所以霓 紫上红下，且霓在虹上方。
键人没有解决的问题
• 仔细看照片，似乎虹内部比外部要亮一点？？对此大家有什么想 法呢？？键人期待广大读者们能与我讨论。键人认为比较有道理 了的结论将会在下次公开！谢谢大家！ • 最后，祝大家愉快。
那如果光线射偏了？
• 那么入射面也歪过来了，即形成了一个斜过来的的平面镜。那么 最后我们看到的光路图的透视图（需要一点空间感）是这样的：
既然这样那么……
• 小水珠形成了一个虚拟的凹面镜。那么就能看到弧形的彩虹了。 • 如果没有地面的遮挡，理论上彩虹是圆形。 • 同时我也解决了： • 为什么看不见太阳（因为它在背后） • 为什么彩虹后面有乌云（因为面前要有水汽） • 的问题 • 最后一个问题：倒过来的暗彩虹（霓）是怎么回事？
彩虹的科学原理
《人民观察家报·科普》QQ：2186500463
注：不要写在物理卷上！
彩虹是如何形成的呢？？
• 光的折射。 • 对吗？ • 不对！ • 既有光的折射又有光的反射。 • 太阳光是复色光。折射时发生了色散，于是形成了彩虹。 • 下面来探究它如何色散。
观察几幅 “标准” 的彩虹
疑点在哪里？
接下来我们接受一个观念: 频率低的折射程度小
• 这是通过牛顿的三棱镜实验得出的。如果要解释，内容比较艰深， 与电磁波的波粒二象性有关。键人不确定自己能否解释对、解释 清楚，所以在此就不详细展开了。有兴趣的读者可与键人私下讨 论交流。
那么我们绘制一下日光在水珠中的光路图
我们把整个图 缩小……
• 经过实验，我们得到： • ∠SOB=40° • ∠SOR=42°
下面我们来解释为什么从上往下是红橙黄 绿蓝靛紫。
• 光，只有当它所在的直线（光线、光线的反向延长线）经过眼的 时候才能被看见。
接下Fra Baidu bibliotek解释为什么彩虹是弧形
• 法线是垂直于折射面的。对于一个球面，其折射面应该是与入射 点相切的那个平面，故入射点和水珠确定时，该面有且只有一个。 • 我们不妨只看红色光光线。我们发现，此时水珠的作用好似一个 倾斜的平面镜，像这样：