虹和霓形成的原因
虹和霓都要背對(duì)太陽(yáng)而立才能觀察到。在夏日的傍晚，西方放晴而東方天空有云 雨時(shí)，最易看到虹和霓。當(dāng)太陽(yáng)光平行地照射到水滴上時(shí)，經(jīng)歷折射反射后的出射光中，多數(shù)比較暗淡，只有偏離陽(yáng)光原入射方向的角度為最小(即最小偏向角)的出射光束，顯得特別明亮。若在與太陽(yáng)相對(duì)的另一半天空中的水滴，被陽(yáng)光照射，在雨滴中經(jīng)兩次折射、一次內(nèi)反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背太陽(yáng)而立的觀測(cè)者眼簾，看到的弧形光環(huán)便是虹。陽(yáng)光七種色光的最小偏向角稍不同，平均約為138度。若陽(yáng)光在雨滴中經(jīng)兩次折射，兩次內(nèi)反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背陽(yáng)而立的人眼中，看到的弧形環(huán)便是霓，陽(yáng)光七種色光的最小偏向角亦稍異，平均約232度。
虹的彩環(huán)排序?yàn)閮?nèi)紫外紅原因?yàn)椋宏?yáng)光中的紅光最小偏向角最小為137度42分，紫光的最大為139度24分，若陽(yáng)光投射到較高位置的雨滴，并以最小偏向角出射的紅光，恰進(jìn)觀測(cè)者眼簾，那么只可能是陽(yáng)光投射到較低位置的雨滴上并以最小方向角出射的紫光，才能同時(shí)進(jìn)入觀測(cè)者的眼簾。如圖所示，紅色在外，紫色在內(nèi)。圖還表明了虹的彩環(huán)視角平均約42度。同樣道理, 可知霓的彩環(huán)為內(nèi)紅外紫的排序。以及霓的視張角平均約52度。
虹的色彩和寬度與雨滴大小有關(guān)。雨滴愈大，虹帶愈狹窄，色彩愈鮮明；反之，雨滴愈小，虹帶愈寬，色彩愈暗淡。雨滴過(guò)小，則不可能出現(xiàn)虹。另外，當(dāng)太陽(yáng)高度角大的時(shí)候，例如在中午，就不會(huì)看到虹。又因?yàn)楹缡恰叭照沼辍睍r(shí)形成，它總是出現(xiàn)在太陽(yáng)的對(duì)面，所以朝虹見(jiàn)于西方，暮虹見(jiàn)于東方。
有時(shí)在虹的外側(cè)還能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫內(nèi)紅，這就是副虹或霓。
霓和虹的不同點(diǎn)，僅僅在于光線在雨點(diǎn)內(nèi)產(chǎn)生二次內(nèi)反射。因此光線通過(guò)雨滴后射到我們眼簾時(shí)，光弧色帶就與虹正好相反。有時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生第三道、第四道虹。甚至還會(huì)由于光線的衍射作用，在虹的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生幾條附屬弓，這也是一種特殊的虹。
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