彩虹成因揭秘-儿童好奇心大百科

15.彩虹为什么有那么多颜色

彩虹是人们时常看到的一种自然界的光现象。每当五彩缤纷的彩虹当空挂时，人们都会情不自禁地争相观赏这种大自然美景。古时，有人将之比喻为寂寞的嫦娥在云端歌舞挥起的彩绸；也有人说它是仙女为窥视人间在云中搭起的彩桥。不管是彩绸，还是彩桥，都只不过是神奇的传说罢了。而现实中的彩虹是什么？它是如何形成的呢？

只要有太阳光来自身后，照射到对面正在或刚下过雨的雨幕上，就会出现一条内紫外红的七色彩虹。彩虹的形成，主要是由于太阳光在圆形的雨滴内经过折射，又回到了观察者眼睛的结果。由于不同颜色的光线波长不同，它们在雨滴中“拐弯”的程度也稍有差别。因此对观察者来说，不同高度的雨滴便会出现不同的颜色。在雨滴幕上彩虹区的最上部，雨滴是红色，依次是橙、黄、绿、蓝和靛，最下部的雨滴便是紫色。人们在生活中也常可见到彩虹，例如，在人工喷泉和天然瀑布的旁边可以看到彩虹，或者在家里熨衣服时喷一口水，只要背后有光线过来，也会出现彩虹。

空气里小水滴的大小，决定了彩虹的色彩与宽度。雨滴越大，彩虹带越窄，色彩越鲜明；雨滴越小，彩虹带越宽，色彩越黯淡。当雨滴小到一定程度时，分光和反射不明显，彩虹就消失。这说明了彩虹的形成直接与空气中雨滴的存在、多少、大小有着直接关系，反过来说，彩虹跟天气变化有关。例如：如果彩虹的色彩从鲜艳变为暗淡，宽度从狭窄变为宽大，都说明空气中雨滴由大逐渐变小，由此，我们可以推测空气可能逐渐转向稳定，天气情况渐趋稳定。(www.xing528.com)

那么，阳光是如何在小水滴中产生分光色散现象的？

阳光射入小水滴，即从空气这种媒质进入水这种媒质，发生了一次折射。由于构成白光的各种单色光的折射率不同，紫光波长最短，其折射率最大，红光波长较长，其折射率最小，其余各色光则介乎其间。因此，光线在小水滴内产生分光现象，各色光同时在小水滴继续传播，遇到水滴的另一界面时被反射回来，重新经过小水滴内部，出来时再一次发生折射回到空气中。这样，阳光在小水滴中进行了两次折射和一次全反射就被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光。当空气中的小水滴数量很多时，阳光通过这些小水滴，经过反射和折射作用，射出来的光集中在一起，天空中美丽的彩虹就形成了。

我们看彩虹时，有色的光线依着各种角度从小水滴中反射出来，对于某一质点来讲只能把某一种颜色的光线射入我们的眼帘，而从同一雨滴中折射出来的其他有色光或高或低地越过我们的眼帘，不被我们所看到。具体而言，在那些能进入我们眼帘的、并经处于最高位置的小水滴所折射的光线中，由于红光折射率最小，偏向角也最小，所以才能进入我们的眼帘，我们看到的只是红光，其他色光由于折射率大，偏向角也大，都越过我们的头顶而去。稍低一点的小水滴，也就只能是在折射光线中偏向角比红光大，又比其余色光小的橙色光先进入我们的眼帘，而被我们看到；而其余色光中，红光偏低，黄、绿、蓝、靛、紫都偏高，越过我们的眼帘不被我们所看到；而以此类推，那些进入我们眼帘，并经处于最低一层位置的小水滴折射后的光线，我们只能看到的是紫光，其余色光都从我们眼皮底下溜走。这样，空中邻接的小水滴中折射出来的光线，形成一条内紫外红的彩虹。