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换种方式看彩虹

来源:不详       更新时间:2013-1-14 12:00:56
 

  当天中遍布着小水滴时,每个水滴都返回各种颜色的光线,条件合适就能看到彩虹。红光在彩虹的最上方,来自上方42.4度的那些水滴。而紫光在彩虹的最下方,来自上方40.7度的那些水滴,比红光的那些水滴要稍微低一些。

  当太阳光射向一颗水滴时,一部分光散射了出去,剩下一部分则穿透水珠,并在水滴的另一侧反射而回。这种水滴内部的反射光便造就出了彩虹,而其中各种色彩的分布则遵循斯涅尔定律(光的折射定律),它描述了光速与折射角度的关系。其描述是:光在水中的速度比空气中要慢,而这种突然的减速会导致它的方向改变。此外,短波长光线(如紫色光)的改变量会比长波长光线(如红光)要大,这便使得白色的太阳光展开成各种颜色的光谱。

  实际结果是:每种颜色的光射向水滴后侧的不同部位,然后各自以不同的角度射出。设想一个图景,天空中遍布着小水滴,每个水滴都反射回各种颜色的光线,但是由于各种色光回射的角度不同,我们会见到不同的色光出现在不同的高度。想象一下,将入射光线和出射光线延长,最后相交而成一个角度,红光的夹角为42.4度,它在彩虹的最上方,或者说你看到的彩虹的红光是来自上方42.4度的那些水滴。而紫光夹角为40.7度,它在彩虹的最下方,你看到的彩虹的紫光是来自上方40.7度的那些水滴,比红光的那些水滴要稍微低一些。

  θ1 光线进入水滴时的入射角。

  θ2 光线穿过水滴后的折射角。

  v1 光线在空气中的速度。此时它接近于真空中的光速,所有颜色的光速几乎相同。

  v2 光线在水中的速度,大约比在空气中慢25%。在水中,紫光约比红光慢1%。

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