彩虹也有很多民间传说有些人甚至把彩虹看成是一种有生命的物质。所以还有这么一说：看见彩虹不能用手去指，手指后手上会长“猴子”。所以小的时候即使看见美丽的彩虹也不敢用手去指给别人看，只能默默地看着它渐渐消失。在我家乡还有人叫它：“甘赤水”它出现是为了饮水。所以在小的时候我就对彩虹产生了很高的兴趣，它出现是在饮水那它头在那呢。在神话故事里，提到彩虹里住着“彩虹仙子”。可能很早以前彩虹会是神圣的象征，代表这很多丰富的含义。彩虹出现在天空，让人大脑中产生许多的遐想。通过对学习我知道了，彩虹并不是像家乡人说的那样神秘；也不像神话故事里说的那样住着彩虹仙子。它只不过是一种很普通的自然现象，只要达到一定的条件我们就可以见到它。彩虹是怎样形成的？为什么彩虹总是弯的？为什么在冬天我们看不到彩虹？如何用一种软件制作简单的彩虹形成过程模拟图？目前还没有一篇关于彩虹的综述性的文章，大家只了解到很分散的部分彩虹知识。本文将通过我所了解的与彩虹有关的知识进行收集整理，从彩虹形成原因出发对彩虹现象的进行简单分析研究；最后加上一些自己对彩虹的认识，让大家更进一步了解美丽的彩虹。对于彩虹现象的研究在于了解彩虹的形成机制，进行人造彩虹实验。这不仅有利益彩虹形成现象的教育，还有利益拓展知识启发人们从身边的自然世界中去发现寻找规律。
彩虹现象形成的原因 1彩虹释义 “彩”，顾名思义，是“七彩”、“彩色”的意思。“虹”，“工”代表音旁，“虫”代表形旁，为什么是虫字旁呢？因为在古代，人们还不知道彩虹和水滴有关，认为彩虹是一条饮用雨滴的虫，所以取用虫字旁。 彩虹(Rainbow)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、蓝、靛、紫。 2彩虹形成光学原理 彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成。 太阳光本身包含有不同颜色(频率)的色光,不同频率的色光对于同一种介质的折射率并不相同。因此太阳光通过介质时,不同颜色的光线因折射率不相同而形成色散現象[1]。如图2-1所示,就是我们最熟悉的阳光通过三棱镜后的色散现象。虽然彩虹也是由于光的色散而产生,但其形成的光学原理远没这么简单。 设空中的小水滴为球型,故可取一个剖面来研究一束光线在其中的折射和反射情况(如图2-2所示)。太阳光在水滴表面,经过‘折射-反射-折射’,由于色散作用,经过两次折射不同颜色的光线明显分开(如图2-2中往下方 射出的光线)。因此,就有可能形成我们所看到的主虹。如果经过‘折射—反射—反射—折射’的历程,这些光线(如图2-2中朝上方射出去的光线)因为射向天空,因此在地面上的人并无法看到。若另一束光线从水滴下方入射,经过‘折射-反射-反射-折射’后便会射向地面[2]。这些分散的光束就有可能形成我们所看到的二次虹。如果光线在水滴内经过三次反射再折射出来就有可能形成三次虹。四次虹、五次虹的形成以此类推。 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辨颜色，故此晚虹看起来好像是全白色的。 2彩虹为什么是弯曲的 2.1光的波长决定光的弯曲程度 光穿越水滴时弯曲的程度，端视光的波长（即颜色）而定——红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最少的是紫色光。 每种颜色各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。 若你用一条假想线，连接你的后脑勺和太阳，那么与这条线呈42度夹角的地方，就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈 40度夹角，所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面[3]。 2.2与地球的形状有很大的关系 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。 2.3彩虹现象形成的影响因素 2.3.1空气里水滴的大小 空气里水滴的大小，决定了彩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。 2.3.2彩虹的明显程度 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，下雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。 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，刚好是观察者头部阴影的方向，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[3]。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看不见。这亦是为什么彩虹很少在中午出现的原因。 彩虹形成原因有很多方面，上面的介绍可能还不全。希望在今后的进一步学习中能有所发现并进行补充。 |
