圓形彩虹

形成原因

由於地球表面是一個曲面並且被厚厚的大氣所覆蓋,雨後空氣中的水含量比平時高,當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射.同時由於地球表面的大氣層為一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹!

來自西澳大利亞州佩斯的攝影師科林-萊昂哈特在旅行經過科茨洛灘時，拍到了一個全圓形彩虹

科林說：“我們當時在結束一次航拍的返程途中，直升機經過一片陣雨區。當我們穿過雨區邊緣的時候，太陽正在落山，位置很低，陽光正好打造出這一奇特的彩虹。它就在我們的正前方形成了

於是科林拿出相機，抓拍下了全圓形彩虹的形成過程

據美國國家航空航天局介紹，全圓形彩虹現象和觀測者位置有很大關係，主要是由雨滴對陽光的內反射形成的。

空中漂浮的小水滴就像一個個球形透鏡，陽光射入水滴後，經過折射、反射再折射出來，進入我們的眼睛。本來的白光進入水滴後，會像牛頓的三稜鏡實驗一樣，由於折射而分成不同的色光，所以彩虹才有不同的顏色。

空氣中布滿水滴，為什麼我們只看到一道彩虹，而不是到處都有彩虹呢?這是因為光線入射水珠的位置，只有一個角度會讓折射出的光線強度最大(見圖A)。這就是解讀彩虹現象的最基本原理:入射光和眼睛見到色光的視線間有一個固定的夾角。

因此，並不是只有空中某些特別的水珠會產生彩虹，而是只有在特定角度的水珠所折射出來的色光才能進入我們的眼睛。這個角度和不同色光的折射率有關，例如紅光的折射率較小，夾角較大(約42°13');反之，紫光折射率小，夾角就較小(約40°30')。這就造成紅色在上、紫色在下的彩虹。

因為陽光是平行入射，由上述原理和“並行線同位角相等”定理，進入眼中的色光會因為空氣中的水珠層厚度的增加而加強，這就是為什麼大雨後的彩虹較清楚、小雨後的較淡薄的原因。

由於固定夾角的限制，當太陽在我們頭上時，折射的光線不能進入眼睛，所以看不到彩虹。必須到下午4點以後，彩虹才會在山巒或城市的天際出現，而且隨著時間越接近傍晚，彩虹的位置會越高，這也是前述基本原理的套用。

根據同樣的原理，考慮以通過眼睛平行於入射陽光的直線為軸，旋轉在你眼中造成彩虹的入射光線，這時，進入眼睛的折射色光，會轉出一個圓錐面。如果入射光與地面不平行(例如下午4點時)，這個圓錐面投射到我們眼裡，看起來只是一段短圓弧。但是到了傍晚，陽光平行於地面時，我們眼中的彩虹，就幾乎是正半圓。

由於地球表面是一個曲面並且被厚厚的大氣所覆蓋,雨後空氣中的水含量比平時高,當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射.同時由於地球表面的大氣層為一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹!

科學證明，所有的彩虹都是全圓形的，只是我們平時無法從地面上看到。想要看到全圓形彩虹是非常難得的，必須具備“天時地利”的條件，所以通常只有得興源才能見到這種自然奇觀。