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彩虹为什么是弯曲的不是笔直的?

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彩虹为什么是弯曲的不是笔直的?
彩虹形成的自然条件需要空气中有水滴,观察者背对阳光,光以低角度照射空气中的小水滴,光在水滴之中经过折射和反射到达人眼中,不同颜色的光频率不同,其通过不同介质的折射率不同,频率越大,折射率越高,因此,白光经过折射可以形成“七彩”的虹。

弯曲的彩虹形成以红光为例,一束光线经过球形的水滴,利用斯涅耳定律和反射定律确定其角度偏差定为D(α),大小为:180°+2α-4β,示意图如下:(有兴趣的筒子可以求解一下~)

利用斯涅耳定律可以用α替代β,从而得出偏差角随α的变化关系(折射率定为1.33),为:

从以上示意图可以看出,其偏差最小对应的角度范围内的光线是最集中和明显的,更加直观一点,可以画2D示意图,如下:

因此,这个使偏差角最小的α的角是我们要求的。求解可得α的角度为59.58°。从而偏差角为137.48°,水滴折射出的光线与太阳光形成的夹角为42.52°,以人眼为圆锥点,太阳光平行的方向为高,42.52°为母线与高的夹角,光线形成一个圆锥面,由于眼睛无法区分距离,所以看到的是一个圆弧。(其他角度由于光线的密度低,会发散。)

针对不同的光线,其夹角会有微小区别,因此会形成七彩圆形的虹。生活中由于地面的阻挡,因此只能看到圆弧的一部分,就是一个弯曲的拱形虹。

有关于彩虹的一个很有意思的点就是,每个人看到的彩虹都是由不一样的水滴反射得到的,它是独属于你一个人的彩虹。


所以彩虹绝对是弯的也只能是弯的,直是不可能直的,这辈子都不可能直的……
所以彩虹绝对是弯的也只能是弯的,直是不可能直的,这辈子都不可能直的……
 

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