作业帮关于彩虹的问题,物理高手请进(见下面最后)
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/02 16:22:18
关于彩虹的问题,物理高手请进(见下面最后)
水滴是圆的,反射的阳光形成的虹也应该是圆的,只是在地面上观测受到限制,才无法看到圆的虹
彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴,造成色散及反射而成.阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射.当中以40至42度的反射最为强烈,造成我们所见到的彩虹.造成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次.因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,蓝光的折射角度比红光大.由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下.
造成彩虹的光学原理很多时候会见到两条彩虹同时出现,在平常的彩虹外边出现同心,但较暗的副虹(又称霓).副虹是阳光在水滴中经两次反射而成.两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外.因为有两次的反射,副虹的颜色次序跟主虹反转,外侧为蓝色,内侧为红色.副虹其实一定跟随主虹存在,只是因为它的光线强度较低,所以有时不被肉眼察觉而已（参看).
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置.它是观察者看见的一种光学现象,彩虹看起来的所在位置,会随著观察者而改变.当观察者看到彩虹时,它的位置必定是在太阳的相反方向.彩虹的拱以内的中央,其实是被水滴反射,放大了的太阳影像.所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮.彩虹拱形的正中心位置,刚好是观察者头部影子的方向,虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置.因此当太阳在空中高于42度时,彩虹的位置将在地平线以下而不可见.这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因.
彩虹由一端至另一端,横跨84°.以一般的35mm照相机,需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下.倘若在飞机上,会看见彩虹会是原整的圆形而不是拱形,而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向.
以上是否正确?若正确,请问彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的仅仅一滴小水滴而形成的吗?为什么?若不只是一滴,为什么我们不能看到多个彩虹?
若说水滴形成一个面或类似凌锥的形象,那么为什么彩虹还能是圆的呢?还是说那个面和凌锥是有界限的,而那界限接近一个圆?
水滴是圆的,反射的阳光形成的虹也应该是圆的,只是在地面上观测受到限制,才无法看到圆的虹
彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴,造成色散及反射而成.阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射.当中以40至42度的反射最为强烈,造成我们所见到的彩虹.造成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次.因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,蓝光的折射角度比红光大.由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下.
造成彩虹的光学原理很多时候会见到两条彩虹同时出现,在平常的彩虹外边出现同心,但较暗的副虹(又称霓).副虹是阳光在水滴中经两次反射而成.两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外.因为有两次的反射,副虹的颜色次序跟主虹反转,外侧为蓝色,内侧为红色.副虹其实一定跟随主虹存在,只是因为它的光线强度较低,所以有时不被肉眼察觉而已（参看).
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置.它是观察者看见的一种光学现象,彩虹看起来的所在位置,会随著观察者而改变.当观察者看到彩虹时,它的位置必定是在太阳的相反方向.彩虹的拱以内的中央,其实是被水滴反射,放大了的太阳影像.所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮.彩虹拱形的正中心位置,刚好是观察者头部影子的方向,虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置.因此当太阳在空中高于42度时,彩虹的位置将在地平线以下而不可见.这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因.
彩虹由一端至另一端,横跨84°.以一般的35mm照相机,需要焦距为19mm以下的广角镜头才可以用单格把整条彩虹拍下.倘若在飞机上,会看见彩虹会是原整的圆形而不是拱形,而圆形彩虹的正中心则是飞机行进的方向.
以上是否正确?若正确,请问彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的仅仅一滴小水滴而形成的吗?为什么?若不只是一滴,为什么我们不能看到多个彩虹?
若说水滴形成一个面或类似凌锥的形象,那么为什么彩虹还能是圆的呢?还是说那个面和凌锥是有界限的,而那界限接近一个圆?
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.白色的阳光（彩虹中所有颜色的组合）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.
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!
原因二：与地球的形状有很大的关系
由于地球表面是一个曲面并且被厚厚的大气所覆盖,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时就形成了折射.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!
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.白色的阳光（彩虹中所有颜色的组合）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.
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!
原因二：与地球的形状有很大的关系
由于地球表面是一个曲面并且被厚厚的大气所覆盖,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时就形成了折射.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!