彩虹的原理

最先解释了彩虹发生的基本原理的是笛卡儿和牛顿。笛卡儿提到了光的折射，他认为：入射角的正弦值和折射角的正弦值之比，是一个定值，且和入射角的大小无关。而对于彩虹的原理来说，我们考试的时候一般选择为折射原理，但是实际上彩虹的原理相对来说是较为复杂的。牛顿提到了光的色散，他发现无色的太阳光通过三棱镜后，出现从红到紫连续变化的光的彩带现象。因此我们的彩虹也是七种颜色。分别是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。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。

下面简单的阐述一下彩虹的原理，当太阳光照到水滴上时，光在水滴表面会发生折射，进入水滴内。该光线在水滴内壁会经过一次反射后，又一次在水滴表面折射而穿出水滴之外。因此其实彩虹会经过两次折射一次反射。当然不同频率的光的折射角度会有所不同，因此射到外面的光会成不同颜色，根据颜色的不同，在某些特定的角度上强度增大。这个角度，对红光来说约为42°，对紫光来说约为40°。因此我们看到的光会红光在前，紫光在后。这就是通常我们称之为彩虹的明亮彩带形成的原理。这叫主虹。同时，主虹外侧还有一条较模糊的、颜色顺序和主虹正好相反的虹，这叫副虹(又称为霓)。副虹是经过了两次反射两次折射形成。由于两次反射因此和主虹颜色排序刚好相反。副虹由于形成原理复杂于主虹，因此对应的角度也会大于主虹，红光约为51°，紫光约为53°。

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，亦可以制造人工彩虹。夏天多下阵雨，因此一般说来，只有在夏天才会有彩虹。
摘自中公事业单位