芬(fen)蘭首都赫爾辛基(ji)以北的湖泊(bo)邊(bian),有(you)漁民見到了罕(han)見的紅色(se)彩虹。
彩(cai)虹又(you)稱“天(tian)虹”、“絳”等,簡稱“虹”,是氣(qi)象中(zhong)的(de)一(yi)種光學現象。當(dang)太陽光照射到空氣(qi)中(zhong)的(de)水滴,光線被折射及反射,天(tian)空上(shang)形成拱(gong)形的(de)七(qi)彩(cai)光譜,由外圈至(zhi)內圈呈紅、橙(cheng)、黃、綠、藍、靛、紫七(qi)種顏色(se)。
我(wo)們日(ri)常(chang)見到(dao)的(de)(de)(de)(de)彩虹總是拱形的(de)(de)(de)(de),這是因為每種顏色(se)的(de)(de)(de)(de)光波由于折射(she)(she)率(lv)不同,各自有特定的(de)(de)(de)(de)彎(wan)曲角(jiao)(jiao)度(du)(du),陽(yang)光中(zhong)的(de)(de)(de)(de)紅色(se)光,折射(she)(she)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)(du)大約是42度(du)(du),藍紫色(se)光的(de)(de)(de)(de)折射(she)(she)角(jiao)(jiao)度(du)(du)約只有40度(du)(du)。
如(ru)果你畫一條假(jia)想線,連接(jie)你的后腦勺和太陽,并(bing)向你的面前延伸,那么(me)與(yu)這(zhe)條線呈(cheng)40~42度夾角的地(di)方,就是通常彩虹(hong)所在的位置。
現在(zai),有無數平行光(guang)(guang)線(xian)在(zai)水滴中(zhong)射(she)入(ru)射(she)出,而(er)最終能投(tou)射(she)入(ru)眼睛、被你(ni)看到的(de),則是(shi)與平行入(ru)射(she)光(guang)(guang)線(xian)成42度左右(you)的(de)光(guang)(guang)束集合體,于(yu)是(shi),我們(men)得到了一個(ge)以你(ni)的(de)眼睛為頂點的(de)圓(yuan)錐體,而(er)這個(ge)圓(yuan)錐底面(mian)的(de)圓(yuan)弧(hu)就(jiu)是(shi)彩虹啦!但(dan)是(shi)由于(yu)有地平線(xian)的(de)遮擋,我們(men)大多數時候看到的(de)彩虹就(jiu)只(zhi)能是(shi)半弧(hu)形的(de)了。
如果我們所(suo)在的(de)位置適當(dang)的(de)話,也還可(ke)以看(kan)見(jian)圓形的(de)彩虹呢(ni)!
另外(wai)如果(guo)足夠幸運,還有機(ji)會看到雙彩(cai)虹。仔(zi)細看看下圖(tu)外(wai)圍第(di)二(er)道彩(cai)虹的顏色。咦?怎么跟我們說(shuo)的彩(cai)虹顏色相(xiang)反呢?其實(shi)人家(jia)叫“霓(ni)”。
如果光在水滴中多反(fan)射一次,也就(jiu)(jiu)是“折射-反(fan)射-反(fan)射-折射”,那么(me)彩色光波的排序就(jiu)(jiu)會(hui)恰好(hao)反(fan)了過來,這就(jiu)(jiu)是“雙彩虹”中的霓了。
大多數時候(hou)我(wo)們見(jian)到的彩虹(hong)都是彩色的(赤橙黃綠藍靛紫),但(dan)也有比較罕見(jian)的“白虹(hong)”和“紅虹(hong)”。
白虹在海面附近,或者(zhe)(zhe)大霧天氣,或者(zhe)(zhe)月光下,都有可能出現。它和彩(cai)虹形態類似(si),區別只(zhi)在于沒有七彩(cai)加身(shen),通體雪白。
實(shi)際上白(bai)虹(hong)(hong)(hong)是(shi)由彩虹(hong)(hong)(hong)再加工而來(lai)的(de):當彩虹(hong)(hong)(hong)的(de)光(guang)(guang)線(xian)射(she)過細小水(shui)滴(di)的(de)時候,發生衍射(she),射(she)出的(de)綠光(guang)(guang)角(jiao)度(du)會比較大,結(jie)果綠光(guang)(guang)會重合在紅光(guang)(guang)和藍(lan)光(guang)(guang)上面,就(jiu)會形成一種寬闊的(de)白(bai)色虹(hong)(hong)(hong),即是(shi)白(bai)虹(hong)(hong)(hong)。
紅虹(hong),當太陽落到地(di)平線(xian)附近(jin),陽光需要穿過很長一段(duan)大氣才能到達地(di)表,在(zai)這個過程中(zhong),藍(lan)色(se)的(de)光被(bei)消磨殆盡,成為強弩之末,只有紅色(se)的(de)光一往(wang)無(wu)前。如果此時(shi)紅光遇到一團(tuan)雨滴,就可能出(chu)現(xian)奇妙(miao)的(de)紅虹(hong)。
第(di)一,就是(shi)三棱(leng)鏡演示法(fa)。讓光線(xian)通過小孔,從三棱(leng)鏡里射(she)出,我們會在對面的白屏上(shang)發現紅橙黃綠(lv)藍靛紫七種色彩(cai)的光線(xian)。
第二,灑水法。我們在(zai)晴朗無風的日子(zi)里(li)背(bei)對著太陽。朝空中噴水,我們在(zai)水霧中就(jiu)可以(yi)看到自己制造出來的彩虹。
第(di)三,模擬法(fa)。將小鏡子傾斜地放入水盆中,設法(fa)固定好之后。用(yong)手電(dian)(dian)筒(tong)(tong)的(de)光線照在水下部分的(de)鏡面上。然后我們(men)再拿著(zhu)一張白(bai)紙(zhi),在空中對應地舉起(qi)來(lai)。移動手電(dian)(dian)筒(tong)(tong)的(de)位置,就會慢慢地看清彩虹(hong)。