为什么会有双彩虹的气象出现?是基于什么原理呢?
彩虹是一种比较常见的自然现象,在早晨和傍晚,雨后阳光中就有可能出现。前bai些时候,广州天空中就出现了壮观的双彩虹。
这还不算特别稀奇的,因为双彩虹其实还是挺常见的,而这次网友还拍到了圆形的双彩虹!
这估计是99.99%以上同学现实中从来没有见过的了吧?你以为这就完了吗?没完!如果圆形的双彩虹你从前还能在网上看见过,那么下面这个图在今天以前你一定没看见过——与中国第一高塔,广州地标广州塔小蛮腰完美相切的圆形双彩虹!
这样的圆形彩虹你应该见不到第二张了(^_^)。看不清?来一张局部放大的吧:
那么彩虹是怎么形成的呢?双彩虹又是怎么形成的呢?为什么我们平常看不到圆形的彩虹?如果你有这些疑问,这篇文章将为你解答。
要解答这个问题之前,我们要先了解一个基本常识:光的色散现象。这是由史上最伟大的科学家艾萨克牛顿在三棱镜分光实验中发现的,当太阳光以一定的角度入射三棱镜后,经过折射会被分解成不同颜色的光,这种现象称为光的色散。
我们现在知道,这是由于白色的太阳光是由不同波长的光组成的,不同的波长的可见光对应了不同的颜色,波长最长的可见光为红色,波长最短的为紫色。不同波长的光在介质中具有不同的折射率,红光的折射率较低,紫光的折射率较高,这导致它们以相同的角度入射介质以后会以不同的角度出射,这样就产生了色散。
彩虹形成的原因,就是太阳光照射空气中的小水珠后经过折射-反射-再折射后产生色散的现象。我们先看一下太阳光在水珠中的行进路径:
上图是代表太阳光中的红光在水滴中产生的折射与反射过程,而由于不同波长的光在水滴中的折射率并不一样,所以我们来看看折射率更高的紫光的折射和反射路径:
由于不同的折射率,太阳光入射同一个水滴后,会把红光和紫光散射向不同的方向,紫光散射的方向更高,所以在这一个水滴里,我们只能看到反射的红光。要把紫光刚好也这样折射在反射到我们的眼里,太阳光需要照射更低的水滴,因此,我们看到那道明亮的彩虹的颜色是上面是红光,下面是紫光。
那么问题来了,它为什么是弧形的?这就是由于那个折射率导致的。在上面的折射-反射路径图中,有没有留意我下面标注了一个角度≈42°?这就是太阳光经过水滴反射到我们眼里时所产生的折射率。以太阳和你的连线作为圆心,以42度为夹角画一个圆就是你能看到的圆形彩虹了,但由于大部分情况下,彩虹的下半部分是被地平线遮挡的,所以我们通常只能看到半圆弧的彩虹,这同时也是我们为什么只能在清晨和傍晚看到彩虹的原因。
双彩虹意味着拨云见日,是吉兆。双彩虹只有在雨后才会出现,说明所要追求的事情,要在历经一定的挫折之后,才能达到预想的结果。它象征了在经历挫折后所能达到的目标或是美好的希望。
彩虹在神话中占有一席之位,是因为它的美和它是个难以理解的现像。伽利略的关于光的特性专著出现之后,才能解释彩虹这个现像。
在中国神话中,女娲炼五色石补天,彩虹即五色石发出的彩光。
在希腊神话中,彩虹是沟通天上与人间的使者。
在爱尔兰神话中,富有的小妖精将宝藏收于彩虹的尽头。
形成原理
双彩虹和单个彩虹的形成原理是一样的,都是因为在下雨之后,空气中弥漫着细小的水雾,当阳光穿过水雾后,就会形成光的折射现象,导致一束光分散成多数彩色的光,这就是我们所说的彩虹。所以天空出现双彩虹是一种很普通的光学现象,本身没有什么特殊的寓意讲究,但是在民间个别地区认为,看将双彩虹是一种好兆头,会让人的心情变好。
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