芬蘭首都赫爾辛基以北的湖泊邊,有漁民見到了罕見的紅色彩虹。
彩虹又稱“天虹”、“絳”等,簡(jiǎn)稱“虹”,是氣象中的一種光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)太陽(yáng)光照射到空氣中的水滴,光線被折射及反射,天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內(nèi)圈呈紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色。
我們?nèi)粘R姷降牟屎缈偸枪靶蔚?,這是因?yàn)槊糠N顏色的光波由于折射率不同,各自有特定的彎曲角度,陽(yáng)光中的紅色光,折射的角度大約是42度,藍(lán)紫色光的折射角度約只有40度。
如果你畫一條假想線,連接你的后腦勺和太陽(yáng),并向你的面前延伸,那么與這條線呈40~42度夾角的地方,就是通常彩虹所在的位置。
現(xiàn)在,有無(wú)數(shù)平行光線在水滴中射入射出,而最終能投射入眼睛、被你看到的,則是與平行入射光線成42度左右的光束集合體,于是,我們得到了一個(gè)以你的眼睛為頂點(diǎn)的圓錐體,而這個(gè)圓錐底面的圓弧就是彩虹啦!但是由于有地平線的遮擋,我們大多數(shù)時(shí)候看到的彩虹就只能是半弧形的了。
如果我們所在的位置適當(dāng)?shù)脑?,也還可以看見圓形的彩虹呢!
另外如果足夠幸運(yùn),還有機(jī)會(huì)看到雙彩虹。仔細(xì)看看下圖外圍第二道彩虹的顏色。咦?怎么跟我們說(shuō)的彩虹顏色相反呢?其實(shí)人家叫“霓”。
如果光在水滴中多反射一次,也就是“折射-反射-反射-折射”,那么彩色光波的排序就會(huì)恰好反了過(guò)來(lái),這就是“雙彩虹”中的霓了。
大多數(shù)時(shí)候我們見到的彩虹都是彩色的(赤橙黃綠藍(lán)靛紫),但也有比較罕見的“白虹”和“紅虹”。
白虹在海面附近,或者大霧天氣,或者月光下,都有可能出現(xiàn)。它和彩虹形態(tài)類似,區(qū)別只在于沒有七彩加身,通體雪白。
實(shí)際上白虹是由彩虹再加工而來(lái)的:當(dāng)彩虹的光線射過(guò)細(xì)小水滴的時(shí)候,發(fā)生衍射,射出的綠光角度會(huì)比較大,結(jié)果綠光會(huì)重合在紅光和藍(lán)光上面,就會(huì)形成一種寬闊的白色虹,即是白虹。
紅虹,當(dāng)太陽(yáng)落到地平線附近,陽(yáng)光需要穿過(guò)很長(zhǎng)一段大氣才能到達(dá)地表,在這個(gè)過(guò)程中,藍(lán)色的光被消磨殆盡,成為強(qiáng)弩之末,只有紅色的光一往無(wú)前。如果此時(shí)紅光遇到一團(tuán)雨滴,就可能出現(xiàn)奇妙的紅虹。
第一,就是三棱鏡演示法。讓光線通過(guò)小孔,從三棱鏡里射出,我們會(huì)在對(duì)面的白屏上發(fā)現(xiàn)紅橙黃綠藍(lán)靛紫七種色彩的光線。
第二,灑水法。我們?cè)谇缋薀o(wú)風(fēng)的日子里背對(duì)著太陽(yáng)。朝空中噴水,我們?cè)谒F中就可以看到自己制造出來(lái)的彩虹。
第三,模擬法。將小鏡子傾斜地放入水盆中,設(shè)法固定好之后。用手電筒的光線照在水下部分的鏡面上。然后我們?cè)倌弥粡埌准垼诳罩袑?duì)應(yīng)地舉起來(lái)。移動(dòng)手電筒的位置,就會(huì)慢慢地看清彩虹。