彩虹為什麼是規則的弧線 ?

General 更新 2024-06-11

彩虹為什麼是規則的弧線

原因一:光的波長決定光的彎曲程度 事實上如果條件合適的話,可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經過折射→反射→折射 後射向我們的眼睛所形成。 不同顏色的太陽光束 經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約 180 - 42 = 138度。也就是說,若太陽光與地面水平,則觀看彩虹的仰角約為 42度。 想象你看著東邊的彩虹,太陽在從背後的西邊落下。白色的陽光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣,向東通過了你的頭頂,碰到了從暴風雨落下的水滴。當一道光束碰到了水滴,會有兩種可能:一是光可能直接穿透過去,或者更有趣的是,它可能碰到水滴的前緣,在進入時水滴內部產生彎曲,接著從水滴後端反射回來,再從水滴前端離開,往我們這裡折射出來。這就是形成彩虹的光。 光穿越水滴時彎曲的程度,端視光的波長(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大,橙色光與黃色光次之,依此類推,彎曲最少的是紫色光。 每種顏色各有特定的彎曲角度,陽光中的紅色光,折射的角度是42度,藍色光的折射角度只有40度,所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。 若你用一條假想線,連線你的後腦勺和太陽,那麼與這條線呈42度夾角的地方,就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線只呈 40度夾角,所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下面。 原因二:與地球的形狀有很大的關係 彩虹之所以為弧型這當然與其形成有著不可分割的關係,同樣這也與地球的形狀有很大的關係,由於地球表面為一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋,在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形成了折射,同時由於地球表面的大氣層為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!

求採納

為什麼彩虹都是弧形的呢?

彩虹為什麼總是彎曲的

事實上如果條件正確的話,可以看到整圈圓形的彩虹。

由 彩虹的原理 動畫中,已經知道彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠

經過 折射→反射→折射 後射向我們的眼睛所形成。

不同顏色的太陽光束 經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約

180 - 42 = 138度。

也就是說,若太陽光與地面水平,則觀看彩虹的仰角約為 42度。

以下動畫顯示 以相同視角射向眼睛的所有光束,必然在一個圓錐面上

(也就是呈現圓形彩虹光束)

--彩虹為什麼總是彎曲的膽

想象你看著東邊的彩虹,太陽在從背後的西邊落下。白色的陽光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣,向東通過了你的頭頂,碰到了從暴風雨落下的水滴。當一道光束碰到了水滴,會有兩種可能:一是光可能直接穿透過去,或者更有趣的是,它可能碰到水滴的前緣,在進入時水滴內部產生彎曲,接著從水滴後端反射回來,再從水滴前端離開,往我們這裡折射出來。這就是形成彩虹的光。

光穿越水滴時彎曲的程度,端視光的波長(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大,橙色光與黃色光次之,依此類推,彎曲最少的是紫色光。

每種顏色各有特定的彎曲角度,陽光中的紅色光,折射的角度是42度,藍色光的折射角度只有40度,所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。

若你用一條假想線,連線你的後腦勺和太陽,那麼與這條線呈42度夾角的地方,就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線只呈40度夾角,所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下面。

彩虹之所以為弧型這當然與其形成有著不可分割的關係,同樣這也與地球的形狀有很大的關係,由於地球表面為一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋,在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形成了折射,同時由於地球表面的大氣層為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!

彩虹為什麼是圓弧的?

事實上如果條件正確的話,可以看到整圈圓形的彩虹。

彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經過 折射→反射→折射 後射向我們的眼睛所形成。

不同顏色的太陽光束 經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約

180 - 42 = 138度。

也就是說,若太陽光與地面水平,則觀看彩虹的仰角約為 42度。

以相同視角射向眼睛的所有光束,必然在一個圓錐面上

(也就是呈現圓形彩虹光束)

彩虹通常是出現在人的視角與陽光夾角42度的地方,因為陽光被懸浮的液滴反射和折射後,在與入射光夾角為42度附近的光強最大(與波長有關),而在其他地方很弱。這個推導是迪卡爾最先給出的,很複雜。人的視角與陽光成42度當然是一個圓弧了(注意是有方向的,黃昏出現的虹總是在東邊42度,清晨是在西邊譁2度,如果是正午,你就不用找了,因為虹是向上反射的,通常在地面上看不見),只是有一半在地平線下你就看不到了。如果是在飛機上往下看(正午的時候),你將有可能看到一個完整環形的彩虹,非常壯觀。

彩虹為什麼是弧形的?

嚴格的光學證明應該是可以作出來的,不過在這裡推導公式太麻煩。簡單(但不嚴密)的理解是,太陽照在霧中的小水滴上時是反射加折射,對太陽光中每一個波長的光(反映其顏色)只有一個角度才能到達觀察者的眼晴。這樣以觀察者的眼睛為一個點,通過這點的陽光(一條線)為軸,符合反射條件的空間點會正好處於以此軸為圓心的圓弧上。所以彩虹是圓弧形的

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