彩虹現象的產生的原因
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彩虹現象的產生的原因,有時候在剛剛雨過天晴的時候,就會出現彩虹。彩虹是一種可以在天空中出現的多色弧形現象,它也具有一旦進入水中就會折射的性質。以下分享彩虹現象的產生的原因
彩虹現象的產生的原因1
彩虹是氣象中的一種光學現象。當陽光照射到半空中的雨點,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光譜。彩虹七彩顏色,從外至內分別爲:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。
形成原因:彩虹是因爲陽光射到空中接近圓型的小水滴,造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射,在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最爲強烈,造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時,陽光進入水滴,先折射一次,然後在水滴的背面反射,最後離開水滴時再折射一次。
因爲水對光有色散的作用,不同波長的光的折射率有所不同,藍光的折射角度比紅光大。由於光在水滴內被反射,所以觀察者看見的光譜是倒過來,紅光在最上方,其他顏色在下。
其實只要有空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因爲仍有雨雲而較暗。
而觀察者頭上或背後已沒有云的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以人工製造彩虹。
空氣裏水滴的大小,決定了虹的色彩鮮豔程度和寬窄。空氣中的水滴大,虹就鮮豔。也比較窄;反之,水滴小,虹色就淡,也比較寬。我們面對着太陽是看不到彩虹的,只有揹着太陽才能看到彩虹,所以早晨的彩虹出現在西方,黃昏的彩虹總在東方出現。可我們看不見,只有乘飛機從高空向下看,才能見到。
虹的出現與當時天氣變化相聯繫,一般我們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時,本地是不大容易下雨的,而西方出現虹時,本地下雨的可能性卻很大。
彩虹的明顯程度,取決於空氣中小水滴的大小,小水滴體積越大,形成的彩虹越鮮亮,小水滴體積越小,形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低,在空中不容易存在小水滴,下陣雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現。
造成彩虹的光學原理很多時候會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心,但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外。因爲有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側爲藍色,內側爲紅色。
副虹其實一定跟隨主虹存在,只是因爲它的光線強度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。
他以玻璃球注入水來進行實驗,得出水對光的折射指數,用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成,而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度,但未能解釋彩虹的七彩顏色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後,關於彩虹的形成的光學原理全部被發現。
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象,彩虹看起來的所在位置,會隨著觀察者而改變。當觀察者看到彩虹時,它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央,其實是被水滴反射,放大了的太陽影像。所以彩虹以內的天空比彩虹以外的要亮。
彩虹拱形的正中心位置,剛好是觀察者頭部影子的方向,虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當太陽在空中高於42度時,彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是爲甚麼彩虹很少在中午出現的原因。
彩虹由一端至另一端,橫跨84°。以一般的35mm照相機,需要焦距爲19mm以下的廣角鏡頭纔可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機上,會看見彩虹會是原整的圓形而不是拱形,而圓形彩虹的正中心則是飛機行進的方向。
晚虹是一種罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現。由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辦顏色,故此晚虹看起來好像是全白色。
雙彩虹:當陽光經過水滴時,它會被折射、反射後再折射出來。在水滴內經過一次反射的光線,便形成我們常見的彩虹(主虹)。若光線在水滴內進行了兩次反射,便會產生第二道彩虹(霓)。霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會損失一些光能量,因此霓的光亮度亦較弱。
彩虹現象的產生的原因2
彩虹的形成是一種自然的光學現象,簡單點說:我們在風雨過之後見到的彩虹,是因爲陽光照射到空氣中接近圓形的'小水滴,然後造成光的色散和反射形成的。當陽光攝入水滴時就會以不同角度的入射點,而小水滴內也是不同角度進行反射,當中的40——42度的反射最強烈,這樣就會形成我們平時看到的彩虹。
彩虹形成的原理:當太陽光照射到空氣中的水滴時,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,雨後常見。
夏日,雨後初晴,陽光明媚。瞬間,天空中出現一道彩虹,它是一道橫跨天空的七色彩帶,紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,宛如一座彩色的拱橋飛架天空。 天空中爲什麼會出現五顏六色的彩虹呢?彩虹的色彩主要源於三棱鏡對白光的色散效應而解析成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等可分辨的7色。霓由於2次內反射,色序相反。
通常雨滴越大,虹越鮮豔明亮。雨滴大小不同,可以造成虹的顏色變化,甚至出現白虹。由於同一時刻,空中雨滴大小並不完全一致,即使在同一虹中,甚至同一彩色光環中,它的顏色、亮度都可能有變化。
彩虹是彎的原因:不同顏色的光,在水滴上折射的程度是各不相同的。
地球是圓的。由於地球表面是一個曲面,並且被厚厚的大氣所覆蓋,雨後空氣中的水含量比平時高,當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射。
同時由於地球表面的大氣層爲一弧面,從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹。
彩虹現象的產生的原因3
彩虹是氣象中的一種光學現象
陽光照射到半空中的雨點,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光譜。
陽光射到空中接近圓形的小水滴色散及反射
陽光射入水滴時會在同一時間以不同角度入射,在水滴內也以不同的角度反射。
陽光低角度照射
空氣中有水滴,陽光在觀察者的背後以低角度照射,產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午,雨轉天晴出現。
空氣裏水滴的大小
決定了虹的色彩鮮豔程度和寬窄。空氣中的水滴大,彩虹就鮮豔,比較窄;水滴小,彩虹就淡,比較寬。
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