芬蘭首都(dou)赫爾辛(xin)基以北的湖泊(bo)邊(bian),有漁(yu)民見(jian)到了罕見(jian)的紅(hong)色彩(cai)虹。
彩虹又稱“天虹”、“絳”等,簡稱“虹”,是氣(qi)象(xiang)中的(de)一種(zhong)光(guang)學現象(xiang)。當太陽光(guang)照射到空氣(qi)中的(de)水滴(di),光(guang)線(xian)被(bei)折射及反射,天空上(shang)形(xing)成拱形(xing)的(de)七(qi)(qi)彩光(guang)譜(pu),由外圈至內圈呈紅、橙、黃、綠、藍(lan)、靛、紫(zi)七(qi)(qi)種(zhong)顏色。
我們日(ri)常見(jian)到(dao)的(de)(de)彩虹總是拱形的(de)(de),這(zhe)是因為每種顏色(se)的(de)(de)光波由于折(zhe)射率不同,各(ge)自有特(te)定的(de)(de)彎曲角(jiao)度,陽光中的(de)(de)紅(hong)色(se)光,折(zhe)射的(de)(de)角(jiao)度大約是42度,藍紫色(se)光的(de)(de)折(zhe)射角(jiao)度約只有40度。
如果(guo)你(ni)畫一條假想線(xian),連接你(ni)的(de)后腦勺和太陽,并向你(ni)的(de)面(mian)前延伸,那么(me)與這條線(xian)呈40~42度(du)夾角(jiao)的(de)地方,就是(shi)通常彩虹(hong)所(suo)在的(de)位置。
現在,有無數平行(xing)光(guang)線在水滴中射(she)(she)入射(she)(she)出,而最(zui)終能(neng)(neng)投(tou)射(she)(she)入眼(yan)睛(jing)、被你看到的(de),則(ze)是(shi)與平行(xing)入射(she)(she)光(guang)線成42度左右的(de)光(guang)束集合體(ti),于(yu)是(shi),我們得到了一個以你的(de)眼(yan)睛(jing)為頂點的(de)圓(yuan)錐體(ti),而這個圓(yuan)錐底面的(de)圓(yuan)弧就(jiu)是(shi)彩虹(hong)啦!但是(shi)由(you)于(yu)有地平線的(de)遮擋,我們大(da)多(duo)數時(shi)候(hou)看到的(de)彩虹(hong)就(jiu)只能(neng)(neng)是(shi)半弧形的(de)了。
如果(guo)我們所在的位(wei)置適當的話(hua),也還(huan)可以看見圓形的彩(cai)虹呢!
另外(wai)如果(guo)足夠幸運,還有機(ji)會看(kan)到雙彩虹。仔細看(kan)看(kan)下圖外(wai)圍第二道彩虹的顏(yan)色。咦?怎么跟(gen)我們說的彩虹顏(yan)色相(xiang)反呢?其(qi)實人家叫“霓”。
如(ru)果光(guang)在水滴中多反射一(yi)次(ci),也就是(shi)“折射-反射-反射-折射”,那么(me)彩色光(guang)波的排序就會恰好反了過來(lai),這就是(shi)“雙彩虹”中的霓(ni)了。
大多數時(shi)候我們(men)見(jian)(jian)到的彩虹都是彩色的(赤橙黃綠藍(lan)靛紫),但也有(you)比較罕(han)見(jian)(jian)的“白虹”和“紅虹”。
白(bai)(bai)虹在(zai)海面附近,或(huo)者大霧天氣,或(huo)者月光下,都有(you)可(ke)能出現。它和彩虹形(xing)態類似(si),區(qu)別只在(zai)于沒有(you)七彩加身,通體雪白(bai)(bai)。
實(shi)際上白(bai)(bai)虹(hong)(hong)是由彩虹(hong)(hong)再加工(gong)而來(lai)的(de):當彩虹(hong)(hong)的(de)光線射過(guo)細小水滴的(de)時候,發生(sheng)衍射,射出的(de)綠光角度會(hui)(hui)比較大,結果綠光會(hui)(hui)重合在紅光和藍光上面,就會(hui)(hui)形成(cheng)一種寬闊(kuo)的(de)白(bai)(bai)色虹(hong)(hong),即是白(bai)(bai)虹(hong)(hong)。
紅虹,當太陽落到地平線(xian)附近,陽光需要穿過很(hen)長(chang)一段大(da)氣(qi)才能到達地表,在這個過程中,藍色的(de)光被消磨殆盡,成為(wei)強弩之(zhi)末,只有紅色的(de)光一往無(wu)前。如(ru)果此(ci)時紅光遇到一團(tuan)雨滴,就可能出現奇妙的(de)紅虹。
第一,就是三棱(leng)(leng)鏡演示法。讓光線(xian)(xian)通過小孔,從三棱(leng)(leng)鏡里射出,我們會在(zai)對面的白屏上發現紅橙黃綠藍(lan)靛紫七種色彩的光線(xian)(xian)。
第二,灑水(shui)(shui)法。我們(men)在晴(qing)朗無風的(de)日(ri)子(zi)里背對著太陽。朝空中(zhong)(zhong)噴(pen)水(shui)(shui),我們(men)在水(shui)(shui)霧中(zhong)(zhong)就可以看到自己制造出(chu)來的(de)彩虹。
第三,模擬法。將小鏡子傾斜地(di)(di)放入水盆(pen)中,設法固定好之(zhi)后(hou)。用手電筒(tong)的(de)光線照在(zai)水下部分的(de)鏡面上。然后(hou)我們再(zai)拿著一張白紙,在(zai)空中對應(ying)地(di)(di)舉起來。移動手電筒(tong)的(de)位置,就會慢(man)(man)慢(man)(man)地(di)(di)看清彩虹。