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天空的色彩(三)  

2006-05-19 11:36:51|  分类: 地景 |  标签: |举报 |字号 订阅

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草原上的彩虹

  夏天的雨后,乌云飞散,太阳重新露头,天空中常常出现半圆形的彩虹。彩虹是夏季阵雨过后太阳光斜射时常见的大气现象。雨后的空气中充满无数个小小的近圆形的水滴,当斜射的太阳光长距离通过大气层时,光线被水滴折射和反射,造成色散,不仅改变了前进的方向,同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等拱形的光带,这就是彩虹。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,其中以四十至四十二度的反射最为强烈。形成这种反射时,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,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最外侧,依次至蓝色为最内侧。

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  一般说来,大气中水滴的直径越大,它所产生的虹越清楚,色彩也越鲜明,红色光环也越纯净。有时,人们会看见两条彩虹同时出现,即在平常的彩虹外边出现同心、但较暗的副虹,这时,内层的叫虹,外层的副虹叫霓。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五十度至五十三度,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。副虹其实一定伴随主虹存在,只是因为它的光线强度较低,所以有时不易被肉眼察觉。

  彩虹其实并不一定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,彩虹的所在位置,会随着观察者所处的地位而改变。当观察者看到彩虹时,它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱形以内的中央,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四十度至四十二度的位置。因此,当太阳在空中高于四十二度时,彩虹的位置将在地平线以下,而使观察者看不见。这也是彩虹很少在正午出现的原因。

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