​彩虹？霓虹？还在傻傻分不清！

彩虹？霓虹？还在傻傻分不清！

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霓虹和彩虹是不是一回事呢？

他们是怎么形成的呢？

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虹是由于太阳光线被大气中的水滴反射和折射而形成的一种自然现象。雨过天晴，空气中存在大量的水分，尘粒减少，能见度提高，这时太阳的对面天空中将出现彩色圆弧，按一定顺序排列红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这种圆弧有时能见到两个，红色在外、紫色在内，颜色鲜艳的叫“虹”，红色在内、紫色在外，颜色较淡的叫“霓”。光在球形介质内传播的反射、折射所引起的色散现象，接着讨论霓虹的分布与太阳在天空中位置的关系。

虹霓是怎么回事呢？

从实验测量的角度来说，

虹的仰角是42度，而霓则是50度；

从唯象观察的角度讲，

太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹，

两次的是霓。

可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。可见光是电磁波，而且只是电磁波连续光谱中极小的一部分。

太阳光是各种可见光的混合，呈白色，通过棱镜、水等的反射折射时，出现色散现象。虹和霓就是太阳光通过大量小球形水珠时，通过折射、反射后的色散现象。

虹（rainbow），即彩虹，是红色在外，紫色在内。霓（secondary rainbow），也称二级虹。霓的色彩正好与虹相反，即外圈是紫色，内圈是红色。

太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹，两次的是霓。霓和虹的不同点仅仅在于光线在雨点内产生二次内反射，因此光线通过雨滴后射到我们眼帘时，光弧色带就与虹正好相反。

1、虹的形成：

一束平行的太阳光沿图中方向射入空中的一小水滴时，由于折射而进入到水滴中且同时发生色散，然后经过一次反射再从水滴射出。由于红光在水珠中的折射率最小使其出射光线与入射光线成42度，而紫光在水珠中的折射率最大使其折射光线与入射光线成40度。

人眼按直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到偏折较小的红光出现在“虹”的最外侧，而折射率最大的紫光出现在“虹”的内侧。

2、霓的形成：

当一束太阳光射入一小水滴发生折射而在水滴内发生两次全反射时，折射率小的红光的出射光线方向与入射方向成50.6度。折射率大的紫光的出射方向与入射方向成53.6度。人眼根据视觉的直线特性而将观察到射出水滴后的光线在空中形成外侧成紫色而内侧成红色的彩色分布。

由于太阳光经过水滴后发生两次反射的情况较发生一次反射的光能量损失很多，因而“霓”的亮度比“虹”的亮度暗得多，故又将其称作副虹，而且副虹位于主虹之上，副虹下面才是主虹。主虹中颜色的分布为外红内紫，副虹的颜色分布为外紫内红。人们通常观察到天空中的彩虹主要是主虹而副虹因为太暗一般不容易被人们观察到。

彩虹为什么总是弯曲的？

原因一：光的波长决定光的弯曲程度。事实上如果条件合适的话，可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠经过折射→反射→折射，后射向我们的眼睛所形成。不同颜色的太阳光束 经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约180 - 42 = 138度。也就是说，若太阳光与地面水平，则观看彩虹的仰角约为42度。想象你看着东边的彩虹，太阳在从背后的西边落下。白光穿越了大气，向东通过了你的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴。当一道光束碰到了水滴，会有两种可能：一是光可能直接穿透过去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前缘，在进入时水滴内部产生弯曲，接着从水滴后端反射回来，再从水滴前端离开，往我们这里折射出来。这就是形成彩虹的光。光穿越水滴时弯曲的程度，端视光的波长（即颜色）而定――红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最少的是紫色光。每种颜色各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。若你用一条假想线，连接你的后脑勺和太阳，那么与这条线呈42度夹角的地方，就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈 40度夹角，所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面。

原因二：与地球的形状有很大的关系，彩虹之所以为弧型这当然与其形成有着不可分割的关系，同样这也与地球的形状有很大的关系，由于地球表面为一曲面而且还被厚厚的大气所覆盖，在雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。

▌本文来源：好学实验室