彩虹與三棱鏡
彩虹(Rainbow)是氣象中的一種光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)陽(yáng)光照射到半空中的雨點(diǎn)，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光譜。彩虹七彩顏色，從外至內(nèi)分別為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。
彩虹是因?yàn)殛?yáng)光射到空中接近圓型的小水滴，造成色散及反射而成。陽(yáng)光射入水滴時(shí)會(huì)同時(shí)以不同角度入射，在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射。當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈，造成我們所見(jiàn)到的彩虹。造成這種反射時(shí)，陽(yáng)光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次。因?yàn)樗畬?duì)光有色散的作用，不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同，藍(lán)光的折射角度比紅光大。由于光在水滴內(nèi)被反射，所以觀察者看見(jiàn)的光譜是倒過(guò)來(lái)，紅光在最上方，其他顏色在下。
其實(shí)只要有空氣中有水滴，而陽(yáng)光正在觀察者的背后以低角度照射，便可能產(chǎn)生可以觀察到的彩虹現(xiàn)象。彩虹最常在下午，雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn)。這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗。而觀察者頭上或背后已沒(méi)有云的遮擋而可見(jiàn)陽(yáng)光，這樣彩虹便會(huì)較容易被看到。另一個(gè)經(jīng)常可見(jiàn)到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對(duì)陽(yáng)光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以人工制造彩虹。
空氣里水滴的大小，決定了虹的色彩鮮艷程度和寬窄。空氣中的水滴大，虹就鮮艷。也比較窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比較寬。我們面對(duì)著太陽(yáng)是看不到彩虹的，只有背著太陽(yáng)才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出現(xiàn)在西方，黃昏的彩虹總在東方出現(xiàn)。可我們看不見(jiàn)，只有乘飛機(jī)從高空向下看，才能見(jiàn)到。虹的出現(xiàn)與當(dāng)時(shí)天氣變化相聯(lián)系，一般我們從虹出現(xiàn)在天空中的位置可以推測(cè)當(dāng)時(shí)將出現(xiàn)晴天或雨天。東方出現(xiàn)虹時(shí)，本地是不大容易下雨的，而西方出現(xiàn)虹時(shí)，本地下雨的可能性卻很大。
彩虹的明顯程度，取決于空氣中小水滴的大小，小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，下陣雨的機(jī)會(huì)也少，所以冬天一般不會(huì)有彩虹出現(xiàn)。
造成彩虹的光學(xué)原理很多時(shí)候會(huì)見(jiàn)到兩條彩虹同時(shí)出現(xiàn)，在平常的彩虹外邊出現(xiàn)同心，但較暗的副虹(又稱(chēng)霓)。副虹是陽(yáng)光在水滴中經(jīng)兩次反射而成。兩次反射最強(qiáng)烈的反射角出現(xiàn)在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因?yàn)橛袃纱蔚姆瓷洌焙绲念伾涡蚋骱绶崔D(zhuǎn)，外側(cè)為藍(lán)色，內(nèi)側(cè)為紅色。副虹其實(shí)一定跟隨主虹存在，只是因?yàn)樗墓饩€強(qiáng)度較低，所以有時(shí)不被肉眼察覺(jué)而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時(shí)歐洲已有人提出彩虹是由水滴對(duì)陽(yáng)光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發(fā)現(xiàn)水滴的大小不會(huì)影響光線的折射。他以玻璃球注入水來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出水對(duì)光的折射指數(shù)，用數(shù)學(xué)證明彩虹的主虹是水點(diǎn)內(nèi)的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準(zhǔn)確計(jì)算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顏色。后來(lái)牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽(yáng)光散射成彩色之后，關(guān)于彩虹的形成的光學(xué)原理全部被發(fā)現(xiàn)。
彩虹其實(shí)并非出現(xiàn)在半空中的特定位置。它是觀察者看見(jiàn)的一種光學(xué)現(xiàn)象，彩虹看起來(lái)的所在位置，會(huì)隨著觀察者而改變。當(dāng)觀察者看到彩虹時(shí)，它的位置必定是在太陽(yáng)的相反方向。彩虹的拱以內(nèi)的中央，其實(shí)是被水滴反射，放大了的太陽(yáng)影像。所以彩虹以內(nèi)的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向，虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當(dāng)太陽(yáng)在空中高于42度時(shí)，彩虹的位置將在地平線以下而不可見(jiàn)。這亦是為甚么彩虹很少在中午出現(xiàn)的原因。
彩虹由一端至另一端，橫跨84°。以一般的35mm照相機(jī)，需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機(jī)上，會(huì)看見(jiàn)彩虹會(huì)是原整的圓形而不是拱形，而圓形彩虹的正中心則是飛機(jī)行進(jìn)的方向。
晚虹是一種罕見(jiàn)的現(xiàn)象，在月光強(qiáng)烈的晚上可能出現(xiàn)。由于人類(lèi)視覺(jué)在晚間低光線的情況下難以分辦顏色，故此晚虹看起來(lái)好像是全白色。
有時(shí)我們會(huì)看到雙彩虹（如圖就是雙彩虹）。它是怎樣形成的？
當(dāng)陽(yáng)光經(jīng)過(guò)水滴時(shí)，它會(huì)被折射、反射后再折射出來(lái)。在水滴內(nèi)經(jīng)過(guò)一次反射的光缐，便形成我們常見(jiàn)的彩虹（主虹）。若光缐在水滴內(nèi)進(jìn)行了兩次反射，便會(huì)產(chǎn)生第二道彩虹（霓）。
為什么第二道彩虹的顏色次序倒轉(zhuǎn)了？
上圖亦說(shuō)明了為什么霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會(huì)損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。
三棱鏡發(fā)散的彩虹光的由外到內(nèi)的順序?yàn)槭裁词亲系逅{(lán)綠黃橙紅
首先從結(jié)論來(lái)說(shuō),彩虹色散與三棱鏡色散七色相反是由于彩虹的形成光路多了一次反射. 造成彩虹的光學(xué)原理:彩虹是因?yàn)殛?yáng)光射到空中接近圓型的小水滴,造成色散及反射而成.陽(yáng)光射入水滴時(shí)會(huì)同時(shí)以不同角度入射,在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射.當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈,造成我們所見(jiàn)到的彩虹.造成這種反射時(shí),陽(yáng)光進(jìn)入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次.因?yàn)樗畬?duì)光有色散的作用,不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同,藍(lán)光的折射角度比紅光大.由于光在水滴內(nèi)被反射,所以觀察者看見(jiàn)的光譜是倒過(guò)來(lái),紅光在最上方,其他顏色在下. 三棱鏡造成的色散沒(méi)有經(jīng)過(guò)反射,只是一次折射過(guò)程,七色順序與彩虹相反.
物理一條光照射三棱錐折出現(xiàn)彩虹叫什么現(xiàn)象?
三棱鏡能改變光的傳播方向,光的顏色不同,方向改變的程度就不同.所以三棱鏡能把復(fù)合光析出多色的光譜,能使陽(yáng)光產(chǎn)生彩虹,這種現(xiàn)象叫復(fù)合光的分解現(xiàn)象,簡(jiǎn)稱(chēng)光的分解現(xiàn)象.即三棱錐折出現(xiàn)彩虹叫光的分解現(xiàn)象.
為什么白光通過(guò)三棱鏡照射在墻上時(shí),墻上會(huì)出現(xiàn)彩虹?
光速不同,所以紅光與紫光折射率不同,經(jīng)過(guò)折射后方向不同,便出現(xiàn)了彩虹.
誰(shuí)能用三棱鏡 – —-制作一條 彩虹!—要是彎的喲!
喝一口水,去陽(yáng)光下,然后pū的一下(頭要來(lái)回轉(zhuǎn)),估計(jì)就有彩虹,不行就反復(fù)pū
如果我用手電筒在適應(yīng)的角度照三棱鏡是否會(huì)出現(xiàn)彩虹?
所謂能被色散是說(shuō)當(dāng)復(fù)色光通過(guò)三棱鏡時(shí)被分解成單色光. 手電筒發(fā)出的光不可能是單色光,所以一定能被色散. 但是手電筒發(fā)出的光與太陽(yáng)光有很大的區(qū)別.不是同一類(lèi)型!
3棱鏡為何可以制造出彩虹
光的色彩由頻率決定,同1介質(zhì)對(duì)不同頻率光折射率不同造成了光的發(fā)散
眼鏡貼上三棱鏡后看東西出現(xiàn)彩虹沒(méi)有方向感.怎么辦?
是正常現(xiàn)象,一段時(shí)間回慢慢適應(yīng). 華西醫(yī)院-眼科-劉隴黔主任醫(yī)師