1樓:匿名使用者
彩虹形成原因
彩虹是因為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度的反射最為強烈,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。因為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,天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。
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。
空氣裡水滴的大小,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。
我們面對著太陽是看不到彩虹的,只有揹著太陽才能看到彩虹,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絡,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。
因為有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側為藍色,內側為紅色。副虹其實一定跟隨主虹存在,只是因為它的光線強度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹2023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2023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**,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。這亦是為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,需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才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。
彩虹為什麼總是彎曲的
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**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。
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!
原因二:與地球的形狀有很大的關係
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!
2樓:麥當勞的肉夾饃
彩虹是人們時常看到的一種自然界的光現象。每當五彩繽紛的彩虹當空掛時,人們都會情不自禁地爭相觀賞這種大自然美景。古時有人說,那是寂寞的嫦娥在雲端歌舞揮起的綵綢;也有人說,那是仙女為窺視人間在雲中搭起的彩橋。
不管是綵綢,還是彩橋,都只不過是神奇的傳說罷了。而現實中的彩虹是什麼?它是如何形成的呢?
一說到彩虹的形成,人們常把它跟。雨後。聯絡在一起。
很多人認為只有。雨後。才能出現彩虹。
其實,這種看法是不全面的。。雨後。天空有時會出現彩虹,這固然是事實,但是在陽光下,噴泉或瀑布的周圍也會出現彩虹;在夏天,街上奔跑的灑水車的後面,有時也會出現一段彩虹;用噴霧器在空中噴霧也可形成彩虹……。
顯然,那種說彩虹僅在。雨後。出現,是對彩虹的成因還不十分了解造成的。
只要知道空氣中存在有形成彩虹的條件,就自然知道不一定要下雨才有可能出現彩虹。
在中學物理課上,有個。光的色散。實驗:
取一個稜鏡,讓一束白光穿過狹縫射到稜鏡的一側面,通過稜鏡後,前進方向改變,在白色光屏上形成彩色光帶,順序是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。這與彩虹的顏色很相似。但是空氣中是不可能有三稜鏡存在卻又能形成彩虹。
這是何故?這是因為空氣中飄浮有大量的小水滴。當太陽光照射到這些小水滴上,一個個的小水滴就像稜鏡似地把白光分解成七種單色光,對陽光起分光色散作用。
陽光是如何在小水滴中產生分光色散現象?
陽光射入小水滴,即從空氣這種媒質進入水這種媒質,發生一次折射,由於構成白光的各種單色光的折射率不同,紫光波長最短,其折射率最大,紅光波長較長,其折射率最小,其餘各色光則介乎其間。因此,光線在小水滴內產生分光現象,各色光同時在小水滴繼續傳播,遇到水滴的另一介面時被反射回來,重新經過小水滴內部,出來時再一次發生折射回到空氣中。這樣,陽光在小水滴中進行了兩次折射和一次全反射就被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光。
當空氣中的小水滴數量很多時,陽光通過這些小水滴,經過反射和折射作用,射出來的光集中在一起,天空中美麗的彩虹就形成了。
平時,我們看到的多數是一條彩虹,視角(從地面至虹頂的角度)約42°。有時在彩虹的外邊還能看到一條顏色順序與這條彩虹恰好相反,且較暗一些的另一條虹,這條叫副虹。主虹是內紫外紅,副虹是內紅外紫,副虹又叫霓。
霓與主虹為同心的圓弧,兩者之間天空比較暗,虹內、虹外天空比較明亮。霓的視角大約51°。它的成因與主虹基本相同。
它是陽光在小雨滴中經過兩次反射和兩次折射而形成的,即折射——全反射——全反射——折射而形成的。在地平面上,我們看到的主虹與霓是半圓形的,那是因為它們下半部分被地面遮住了。若是站在高山頂上,就能看到主虹與霓的大部分。
只有在晴朗的天氣時,在飛機艙中向下看,才能看到主虹與霓的全貌,即完整圓環。
如果太陽的角度太大(例如在中午前後),或太小(近日出或落日),我們也不易看到虹,又因虹是陽光經小水滴反射進入我們眼睛的,所以彩虹永遠出現在太陽的對面,因此。朝虹見於西方,夕虹見於東方。。其出現以夏季為主。
主虹為何內紫外紅
我們看虹時,有色的光線依著各種角度從小水滴中反射出來,對於某一質點來講只能把某一種顏色的光線射入我們的眼簾,而從同一雨滴中折射出來的其他有色光或高或低地越過我們的眼簾,不被我們所看到。具體而言,在那些能進入我們眼簾的,並經處於最高位置的小水滴,所折射的光線中,由於紅光折射率最小,偏向角也最小,所以才能進入我們的眼簾,我們看到的只是紅光,其他色光由於折射率大,偏向角也大,都越過我們的頭頂而去。稍低一點的小水滴,也就只能是在折射光線中偏向角比紅光大,又比其餘色光小的橙色光先進入我們的眼簾,而被我們看到。
其餘色光中,紅光偏低,黃、綠、藍、靛、紫都偏高,越過我們的眼簾不被我們所看到。以此類推,那些進入我們眼簾,並經處於最低一層位置的小水滴折射後的光線,我們只能看到的是紫光,其餘色光都從我們眼皮底下溜走。這樣,空中鄰接的小水滴中折射出來的光線,形成一條內紫外紅的彩虹。
彩虹的氣象原理
空氣裡小水滴的大小,決定了彩虹的色彩與寬度。雨滴越大,彩虹帶越窄,色彩越鮮明;雨滴越小,彩虹帶越寬,色彩越黯淡。當雨滴小到一定程度時,分光和反射不明顯,彩虹就消失。
這說明了彩虹的形成直接與空氣中雨滴的存在、多寡、大小有著直接關係,反過來說,彩虹跟天氣變化有關。例如:如果彩虹的色彩從鮮豔變為暗淡,寬度從狹窄變為寬大,都說明空氣中雨滴由大逐漸變小,由此,我們可以推測空氣可能逐漸轉向穩定,天氣情況漸趨穩定。
幾千年來,我國勞動人民在長期的生活和生產實踐中,積累並流傳了許多與彩虹相關的看天經驗,並用簡潔語言編成諺語。這些諺語反映了天氣變化的客觀規律,已成為人們推測未來天氣變化的依據之一。例如「東虹日頭、西虹雨」 (或早虹雨,晚虹晴)根據彩虹的出現,推測未來天氣變化情況。
虹在西方,說明西邊大氣中有大量雨滴存在,隨著天氣系統東移;本地將會有雨;西虹多出現在早晨。虹在東方,說明東邊大氣中有雨滴存在,天氣系統已經移過本地,天氣即將轉晴;東虹多出現在傍晚。又如:
「晚虹日頭早虹雨;虹高日頭低,早晚披蓑衣;虹高日頭低,大水沒過溪;斷虹見,風隨見;斷虹早見,風雨即見;虹吃雲下一指,雲吃虹下一丈」等等,都是跟彩虹相關的天氣諺語。
物理教學除了要注重本學科的知識能力綜合外,還要注意與其他學科的知識交叉、融合,做到知識**於生活、實驗,又回於生活、實驗,回於自然,讓學生活學活用,最終為生產勞動服務。「彩虹的氣象物理原理」是物理教學中的一個參考例子,詣在拋磚引玉,**物理教學如何挖掘物理學科與其他學科的內在聯絡,適應綜合問題新走向,培養學生的綜合素質。
彩虹形成的原因,彩虹形成原因
彩虹是太陽光穿透雨的顆粒時形成的。這就是形成彩虹的原理。因為彩虹呈現於與太陽方向相反的天空,所以想在雨後看彩虹時要背對著太陽 彩虹形成的原理是什麼呢 彩虹形成原因 彩虹是因為陽光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成。陽光在通過空氣中的小水滴時發生折射,彩虹由此出現。光譜中不同顏色的光折射率不...
彩虹怎麼形成
1 當光線穿過懸掛在大氣中的水滴 時,彩虹就形成了。光波穿過水滴時會改變方向,產生兩個過程 反射和折射。當光線反射到水滴上時,它就會從水滴的發源地向相反的方向反射回來。當光線折射時,它會走一個不同的方向。2 彩虹的形成是因為白光進入水滴,在水滴中向幾個不同的方向彎曲。當這些彎曲的光波到達水滴的另一邊...
天空中的彩虹是怎麼形成的急彩虹怎麼形成的?急用呀!
夏天雨後,烏雲飛散,太陽從新露頭,在太陽對面的天空中,會出現半圓形的彩虹。虹是由於陽光射到空中的水滴裡,發生發射與折射造成的。我們知道,當太陽光通過三稜鏡的時候,前景的方向會發生偏折,而且把原來的白色光 線分解成紅 橙 黃 綠 青 藍 紫7種顏色的光帶。下過雨後,有許多微小的水滴漂浮在空中,當陽光照...