彩虹是如何形成的？

曾经有一天的每日问题是“天空为什么是蓝色的”。这个问题在某种程度上引发了另一阵讨论热潮——“彩虹是如何形成的？”。下面就让我们一起了解一下彩虹的本质。

众所周知，白光由多种颜色组成：红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫。正因如此，白光从棱镜一端射入后，才会在另一端形成微型彩虹。要认识彩虹的本质，就要先了解棱镜的工作原理，看看它是怎样将白光分解成多种色光的。

棱镜通常是一块三棱柱形状的玻璃或塑料材质。为了造出微型彩虹，我们需要将一窄束白光从三棱柱的一面射入，如下图所示：

（请访问此页来查看演示棱镜散射的Java小程序）

棱镜中之所以会发生色散，是由于玻璃的一种叫做“折射率”的属性。每种介质都有自己的折射率。当光线进入一种介质时（例如光从空气进入棱镜），由于空气和玻璃的折射率不同，导致光线改变方向。光的波长不同，折射角也不同。因为白光通过了棱镜的两个侧面，而不同颜色的光会转过不同的角度，所以结果就形成了彩虹。

对于彩虹来说，空气中的雨滴就相当于一个个小棱镜。日光射入雨滴，经过水滴一侧的反射后射出。在此过程中，白光散射成为多种色光，就和在玻璃三棱镜中出现的情况一样，如下图所示：

雨滴的入射光线与反射光线之间有一个夹角，其中红光为42度，紫光为40度。从上面的示意图可以明白，由于夹角的不同，来自不同雨滴的不同颜色的光到达人眼，从而使人看到空中由各种颜色组成的拱形——彩虹！至于双桥彩虹，第二座虹桥的形成是由于光线在雨滴内部经过两次反射而产生的同样的效果。雨滴的大小必须恰到好处，才能使光线在内部反射两次。

下次再看到彩虹时，您就会对它有新的认识了。有关更多信息，请参见彩虹的奥秘。

下面是一些相关链接：

• 光的原理
• CD为什么反射出彩虹的颜色？

• Light, Prisms and Rainbows
• Raindrop as a prism——很专业的介绍，但是理解之后就会觉得很有趣
• The Mathematics of Refraction
• Create a Giant Prism