七彩天桥：揭秘彩虹的形成

20.七彩天桥——彩虹

彩虹的产生

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。古时有人说，那是寂寞的嫦娥在云端歌舞挥起的彩绸；也有人说，那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滴幕上，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、青和蓝色，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。

那么，阳光是如何在小水滴中产生分光色散现象？

1.阳光射入小水滴，即从空气这种媒质进入水这种媒质，发生一次折射，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。

2.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。

3.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。

知识链接

我们看虹时，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。

具体地说，在那些能进入我们眼帘的，是处于最高位置的小水滴所折射的光线，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。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。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。

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)

彩虹弯曲的原因

光的波长决定光的弯曲程度，事实上如果条件合适的话，可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠经过折射→反射→折射后射向我们的眼睛所形成。不同颜色的太阳光束经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约180°减去42°等于138°。也就是说，若太阳光与地面水平，则观看彩虹的仰角约为42°。

彩虹之所以为弧型这与其形成有着不可分割的关系，同样这也与地球的形状有很大的关系，由于地球表面为一曲面而且还被厚厚的大气所覆盖，在雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。

彩虹在神话中占有一席之位，是因为它的美丽和神秘。伽利略的关于光的特性专著出现之后，才解释了彩虹为什么会这个现象。

1.在中国神话中，女娲炼五色石补天，彩虹即五色石发出的彩光。

2.在《圣经·创世记》里，上帝在大洪水过后，以彩虹跟诺亚及其子孙立约，再不降大洪水来毁灭世界。

3.在希腊神话中，彩虹是沟通天上与人间的使者。

4.在爱尔兰神话中，富有的小妖精将宝藏收于彩虹的尽头。

5.在印度神话中，彩虹是雷电神“因陀罗”（又译作“帝释天”）的弓。

6.在北欧神话中，彩虹桥连接神的领域“亚斯格特”和人类居所“中土世界”。