彩虹的出现是什么原理(彩虹的秘密)

Posted 2023-05-26

篇首语：成功由大量的失误铸就。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了彩虹的出现是什么原理(彩虹的秘密)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

雨季开始了，阵雨过后，彩虹总会出现在与太阳方向相反的天空，彩虹的荣耀不仅在于它庞大的外形以及耀眼的光彩，还在于它的稀有，突然出现又突然消失。

每个人都看见过彩虹，它总是出现太阳和雨滴共存的天空，在暴雨天气时，乌云密布，天空常常是阴暗的，然而，经太阳照射后，乌云间便会显现出一片蓝天，显然，这只是彩虹形成的必要条件，并非充分条件。

那么彩虹有哪些特点呢？下面就给大家总结一下。

首先，彩虹最大的特点就是五颜六色。

而且这些颜色的排列顺序是不变的，那就是红色永远位于最上面，紧接着，从高到低依次是橙色，黄色，绿色，蓝色，靛色和紫色。

实际上，这些颜色并非是断层式变化的，其实是渐变的，它们相互之间有着细微的融合，而我们之所以看到的是截然不同的颜色，那纯粹是因为我们眼睛构造导致的。

其次，彩虹的宽度是满月角直径的4倍，也就是约为2度。

第三个特点，彩虹的两端与观察者站立的位置，形成一个约90度的角，彩虹的弧度是永恒的42度。

第四个特点，假如你用一条假想的直线去连接彩虹形成的圆心，这个点被叫做反日点。那么你的眼睛以及太阳，这条线势必要窜到地下，因为彩虹的圆心通常位于水平面以下。

最后，当太阳升至水平面42度以上时，彩虹将彻底消失在水平面以下。

太阳在天空中所处的位置，会随着你所处的位置季节的变化而不同，在高纬度地区的夏季，太阳要比低纬度地区升的高。冬季则相反。

因此在法国，没有人能在夏天的中午看见过彩虹，因为此时的太阳升到水平面的42度以上。

除了彩虹，还有一种叫做霓，也叫做副虹，那么彩虹与副虹有什么关系呢？

彩虹种类的丰富程度也是惊人的。看着一样的彩虹，事实上是不存在两条一模一样彩虹的。

即便是同一条彩虹在不同的时间，也会呈现出不同的外观。偶尔一道副虹辉会伴随着主虹出现，而副虹的颜色相对较暗。

位于天空更高处颜色排列顺序与主红相反，紫色位于最上面，红色位于最下面，副虹的弧度通常更大，为51度，副虹的脚直径为4度，是主虹的两倍。

当你仔细观察，会发现主虹与副虹之间的天空明显比周围天空暗，就算副虹没有出现，我们也会发现主虹上面的一片天空要比下面的暗。

这片区域被称为“压力山大带”。因为早在公元前200年，希腊的哲学家压力山大最先描述了这个现象，所以，这个区域就用他的名字命名。

如果再认真观察，会看到紧接着主虹内侧最高处，可以看到一道不太紧凑的，比较窄的彩虹，这种情况比较少见，更少的情况下，在同一个地方，我们可以看到不止一条彩虹，而是一系列类似的彩虹，这些彩虹被称作“候补彩虹”。

知道了彩虹和副虹，那么它们的本质是什么呢？

其实彩虹不是物质，而是一种纯粹的光学现象。

因为彩虹的外形不会随着我们观察它的位置的不同而改变。无论我们从什么角度看彩虹，它都是圆形的。

而且，令人惊叹的是，不只是一条彩虹，而是有无数条彩虹，在我们的每一个观察角度上都有一条彩虹，所以，我们看到的永远是彩虹的正面。

所以说，彩虹不是物质，它只不过是光耍的一个把戏。

也许有人会质疑，认为，彩虹一是具有某种确定性，否则照相机为啥能轻易捕捉到彩虹。

其实，照相机的原理和人的眼睛如出一辙。

所以彩虹不是物质，彩虹就像转瞬即逝的幽灵，是一条悬于空中的光谱。

彩虹没有实体，也没有持久的属性，我们无法用手触摸它，有人迷信彩虹下面都埋着一个神奇的宝物。

亚里士多德在他的著作《天象论》中，最先尝试理性地理解彩虹。他意识到彩虹不是物质的，在空中没有固定位置，而只是一种随着我们观察方向的改变而改变的光的游戏。他认为，彩虹的颜色与光的衰减程度有关，衰减最多的是蓝光，衰减最少的是红光。

之后，关于彩虹的研究，就停滞了约1700年，直到1266年，英国哲学家，科学家罗杰培根，首次测出祖宏的弧度是42度。

同时期还有一位多米尼加以德国物理学家狄奥多里克德弗雷博尔格，在1304年出版了《彩虹以及光线带来的印象》，这本书对宗世纪的物理学做出了巨大的贡献。他指出，每滴雨都能形成属于它们的彩虹，这一基本观点，将要揭开彩虹的奥秘。

他用一个装满水的玻璃球模拟一滴雨，这个玻璃球除了比真实的雨滴大得多，其他方面的相似程度接近完美，因此，他可以十分仔细的研究太阳光线在球内的运动路线。

实验结果表明，主红是光线穿过一滴雨的产物，过程是光线进入雨滴时发生第一次折射，然后在这滴雨的内壁上发生内部反射，随后再穿出雨滴进入空中时发生第二次折射。

所以说，雨滴是形成彩虹的主要原因，那为什么彩虹一直庄严地停在原处，却没有塌掉呢？

其原因是，彩虹并非是由同一批雨滴形成的，当一批雨滴降落后，其他雨滴紧随着过来填补空缺，所以每个人看到的彩虹都是不同的，而是由相继而至的雨滴形成的连续的不同彩虹。

狄奥多里克虽然获得许多成果，但是关于彩虹的故事，到此还没有结束，因为还有很多未解之谜，比如，无论观察者和雨滴之间的距离是一米还是一万米，为什么主虹总是在反日点的42度处形成？狄奥多里克没有给出答案。

此外，雨滴内到底发生了什么才导致了不同的光衰减，因而产生了不同的颜色，这些问题都超出了狄奥多里克的解答范围。

科学的探索就是需要人们前赴后继的加入。狄奥多里克的成果被遗忘了将近三个世纪后，直到勒内笛卡尔用了同样的推理方法，独立地重新发现了它们。

1637年，笛卡尔发表了《论大气现象》，陈述了自己关于彩虹的发现，借助光的折射原理笛卡尔成功的证明了太阳，在经过一次反射和两次折射后会从固定的方向穿出形成彩虹的雨滴，这个方向的角度大约是42度。这是人类关于彩虹弧度的解释。

伊卡尔的研究成果，不止如此他还研究了，富虹他发现，如果光线在进入和离开，一滴雨时经历了两次反射以及两次折射，他们会在大约51度的固定地方，再次出现，这正是副虹弧度的观测值。

而彩虹颜色的奥秘，还要等牛顿来解开，1666年，当牛顿发现了万有引力定律以及微积分的同一年，这位年仅24岁的英国物理学家用棱镜将太阳白光分解成不同的颜色，这正是彩虹的颜色，事实上，那个我们眼中单一的彩虹个体，其实是一系列微微错开排列的不同颜色的弧形的集合。笛卡尔和牛顿二人几乎解开了彩虹所有的谜团。

关于彩虹的前世今生就讲的差不多了，大家是怎么想的，欢迎在评论区留下你们的看法。