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彩虹(雨后光学现象)

彩虹,又称天弓客家话)、天虹等,简称,是气象中的一种光学现象,当太阳光照射到半空中的水滴光线折射反射,在天空上形成拱形的七彩光谱,由外圈至内圈呈绿 戴 八种颜色。事实上彩虹有无数种颜色,比如,在红色和橙色之间还有许多种细微差别的颜色,但为了简便起见,所以只用七种颜色作为区别。

彩虹,其实只要空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生可以观察到的彩虹现象,彩虹最常在下午,后刚转天晴时出现,这时空气内尘埃少而充满小水滴,天空的一边因为仍有雨云而较暗,而观察者头上或背后已没有的遮挡而可见阳光,这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近,在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾,亦可以制造人工彩虹。

月虹,又称晚虹,是一种非常罕见的现象,在月光强烈的晚上可能出现,由于人类视觉在晚间低光线的情况下难以分辨颜色,故此晚虹看起来好像是全白色。 [1]

彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈,造成我们所见到的彩虹。造成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次,总共经过一次反射两次折射。因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,红光的折射率比蓝光小,而蓝光的偏向角度比红光大。由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下。因此,彩虹和霓虹的高度不一样,颜色的层递顺序也正好反过来。彩虹意旨光线经过两次折射一次反射,霓虹则是光线经过两次折射两次反射。 [1]

大多数人因为没有积极的去观察而不会注意到霓,霓是经常出现在主虹外侧昏暗的第二道彩虹。霓是阳光经由雨滴内两次反射和两次折射产生的,出线的角度在5053°。两次反射的结果,使得霓的色彩排列和虹的弧相反,蓝色在外而红色在内。霓比虹暗弱,因为两次反射不仅使得更多的光线逃逸掉,散布的区域也更为宽广。在虹与霓之间未被照亮的天空,因为是亚历山大最先描述的,所以被命名为亚历山大带

更暗的第三道虹,甚至第四道虹,都曾经被拍摄过。这些是阳光在雨滴内经过三次或四次反射造成的。这些虹都出现在与太阳同一侧的天空,第三道和太阳相距约40°,第四道则约为45°。因为阳光的关系,用肉眼很难看见。

Felix Billet (18081882) 叙述过更高阶的虹,他描绘出第19道虹的位置,并称此种模式为"彩虹玫瑰"。在实验室内,使用更明亮的光线和准直良好的激光,可以观察到更高阶的虹。据报吴等多人在1998年使用类似的方法,以氩离子激光光束达到200阶的虹。

当彩虹出现在水面的物体上时,来自不同光路互补的两个镜弧可能分别出现在水面上和水面下。它们的名称略有不同,如果水面是平静的被反射虹将呈现镜像出现在水面的地平线下方。阳光在抵达观测者之前首先受到雨滴的偏折,然后经过水面的反射。被反射虹,至少是一部分,经常可见,甚至在小水坑都可见。

当阳光在抵达雨滴前先被水面反射,它可能生成反射虹,如果水面够大,整个表面也是平静的,并靠近雨幕,反射虹便可能出现在地平线之上。它与正常的彩虹交会在地平线处,并且它的弧会在天空的较高处,因为它的中心在地平线之上,而正常彩虹的中心在地平线之下。由于需要上述条件的配合,反射虹是很罕见的。

如果反射的弧再被反射,并且霓反射弧和他的反射弧同时都出现,同时出现6条(或是8条)彩带也是可能的。

全圆彩虹导因于雨滴对阳光的“内反射”所造成的,因为雨滴和空气的折射率不同导致。 [1]

因为彩虹的美和它是个难以理解的现象,古人便以神话来解释地球上有彩虹这一现象,所以彩虹在神话中占有一席位。后来由伽利略研究对于光的特性之后,才能解释彩虹这个现象。

1、在中国神话中:

女娲炼五色石补天,彩虹即五色石发出的彩光。

虹 (龙),龙的一种。

2、在希腊神话中,伊里斯(Iris)是沟通天上与人间的使者。

3、在爱尔兰民间传说中,矮精灵拉布列康(leprechaun)将宝藏收于彩虹的尽头。

4、在印度神话中,彩虹是雷电神“因陀罗”(又译作“帝释天”)的弓,名为Indradhanush.

5、在北欧神话中,彩虹桥(Bifrst)连接众神的领域“亚斯格特”(Asgrd)和人类居所“中土世界”(Midgrd).也就是神和人类的交通要塞,透过彩虹桥可以往来。

6、在台湾太鲁阁族赛德克族泰雅族中,彩虹的尽头是祖灵的所在地。

7、在犹太教基督教经典圣经创世记耶和华诺亚建造方舟避开洪水,之后耶和华上帝以彩虹跟诺亚及其子孙立约,不再降大洪水来毁灭世界。 [2]

日晕

月晕

日华

月华

折射

衍射

霓虹

彩虹旗

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