彩虹现象的产生的原因
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彩虹现象的产生的原因,有时候在刚刚雨过天晴的时候,就会出现彩虹。彩虹是一种可以在天空中出现的多色弧形现象,它也具有一旦进入水中就会折射的性质。以下分享彩虹现象的产生的原因
彩虹现象的产生的原因1
彩虹是气象中的一种光学现象。当阳光照射到半空中的雨点,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光谱。彩虹七彩颜色,从外至内分别为:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
形成原因:彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴,造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈,造成我们所见到的彩虹。造成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次。
因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下。
其实只要有空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午,雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴,天空的一边因为仍有雨云而较暗。
而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光,这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾,亦可以人工制造彩虹。
空气里水滴的大小,决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大,虹就鲜艳。也比较窄;反之,水滴小,虹色就淡,也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的,只有背着太阳才能看到彩虹,所以早晨的彩虹出现在西方,黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见,只有乘飞机从高空向下看,才能见到。
虹的出现与当时天气变化相联系,一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时,本地是不大容易下雨的,而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度,取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,形成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小,形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低,在空中不容易存在小水滴,下阵雨的机会也少,所以冬天一般不会有彩虹出现。
造成彩虹的光学原理很多时候会见到两条彩虹同时出现,在平常的彩虹外边出现同心,但较暗的副虹(又称霓)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外。因为有两次的反射,副虹的颜色次序跟主虹反转,外侧为蓝色,内侧为红色。
副虹其实一定跟随主虹存在,只是因为它的光线强度较低,所以有时不被肉眼察觉而已。苏格兰上空的双重彩虹1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。
他以玻璃球注入水来进行实验,得出水对光的折射指数,用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成,而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度,但未能解释彩虹的七彩颜色。后来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后,关于彩虹的形成的光学原理全部被发现。
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象,彩虹看起来的所在位置,会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时,它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央,其实是被水滴反射,放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。
彩虹拱形的正中心位置,刚好是观察者头部影子的方向,虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时,彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因。
彩虹由一端至另一端,横跨84°。以一般的35mm照相机,需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下。倘若在飞机上,会看见彩虹会是原整的圆形而不是拱形,而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向。
晚虹是一种罕见的现象,在月光强烈的晚上可能出现。由于人类视觉在晚间低光线的情况下难以分办颜色,故此晚虹看起来好像是全白色。
双彩虹:当阳光经过水滴时,它会被折射、反射后再折射出来。在水滴内经过一次反射的光缐,便形成我们常见的彩虹(主虹)。若光线在水滴内进行了两次反射,便会产生第二道彩虹(霓)。霓的颜色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均会损失一些光能量,因此霓的光亮度亦较弱。
彩虹现象的产生的原因2
彩虹的形成是一种自然的光学现象,简单点说:我们在风雨过之后见到的彩虹,是因为阳光照射到空气中接近圆形的'小水滴,然后造成光的色散和反射形成的。当阳光摄入水滴时就会以不同角度的入射点,而小水滴内也是不同角度进行反射,当中的40——42度的反射最强烈,这样就会形成我们平时看到的彩虹。
彩虹形成的原理:当太阳光照射到空气中的水滴时,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光谱,雨后常见。
夏日,雨后初晴,阳光明媚。瞬间,天空中出现一道彩虹,它是一道横跨天空的七色彩带,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,宛如一座彩色的拱桥飞架天空。 天空中为什么会出现五颜六色的彩虹呢?彩虹的色彩主要源于三棱镜对白光的色散效应而解析成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等可分辨的7色。霓由于2次内反射,色序相反。
通常雨滴越大,虹越鲜艳明亮。雨滴大小不同,可以造成虹的颜色变化,甚至出现白虹。由于同一时刻,空中雨滴大小并不完全一致,即使在同一虹中,甚至同一彩色光环中,它的颜色、亮度都可能有变化。
彩虹是弯的原因:不同颜色的光,在水滴上折射的程度是各不相同的。
地球是圆的。由于地球表面是一个曲面,并且被厚厚的大气所覆盖,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时就形成了折射。
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。
彩虹现象的产生的原因3
彩虹是气象中的一种光学现象
阳光照射到半空中的雨点,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光谱。
阳光射到空中接近圆形的小水滴色散及反射
阳光射入水滴时会在同一时间以不同角度入射,在水滴内也以不同的角度反射。
阳光低角度照射
空气中有水滴,阳光在观察者的背后以低角度照射,产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午,雨转天晴出现。
空气里水滴的大小
决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大,彩虹就鲜艳,比较窄;水滴小,彩虹就淡,比较宽。
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