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关于 彩虹 的百科小常识
彩虹(Rainbow)是气象中的一种光学现象。当阳光照射到半空中的雨点 光线被折射及反射 在天空上形成拱形的七彩的光谱。彩虹七彩颜色 从外至内分别为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴 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。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 蓝光的折射角度比红光大。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。
其实只要有空气中有水滴 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 雨后刚转天晴时出现。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云的遮挡而可见阳光 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 亦可以人工制造彩虹。
空气里水滴的大小 决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大 虹就鲜艳。也比较窄；反之 水滴小 虹色就淡 也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的 只有背着太阳才能看到彩虹 所以早晨的彩虹出现在西方 黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见 只有乘飞机从高空向下看 才能见到。虹的出现与当时天气变化相联系 一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时 本地是不大容易下雨的 而西方出现虹时 本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度 取决于空气中小水滴的大小 小水滴体积越大 形成的彩虹越鲜亮 小水滴体积越小 形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低 在空中不容易存在小水滴 下阵雨的机会也少 所以冬天一般不会有彩虹出现。
造成彩虹的光学原理很多时候会见到两条彩虹同时出现 在平常的彩虹外边出现同心 但较暗的副虹(又称霓)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。两次反射最强烈的反射角出现在50°至53° 所以副虹位置在主虹之外。因为有两次的反射 副虹的颜色次序跟主虹反转 外侧为蓝色 内侧为红色。副虹其实一定跟随主虹存在 只是因为它的光线强度较低 所以有时不被肉眼察觉而已。苏格兰上空的双重彩虹1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验 得出水对光的折射指数 用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成 而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度 但未能解释彩虹的七彩颜色。后来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后 关于彩虹的形成的光学原理全部被发现。
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象 彩虹看起来的所在位置 会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时 它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央 其实是被水滴反射 放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置 刚好是观察者头部影子的方向 虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时 彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因。
彩虹由一端至另一端 横跨84°。以一般的35mm照相机 需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下。倘若在飞机上 会看见彩虹会是原整的圆形而不是拱形 而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向。
晚虹是一种罕见的现象 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办颜色 故此晚虹看起来好像是全白色。
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