基本介紹
- 中文名：虹
- 外文名：rainbow
簡介,成因,古人對虹的認識,與霓的區別,基本釋義,七色彩虹,奇異的虹,
簡介
虹是光線以一定角度照在水滴上所發生的折射、分光、內反射、再折射等造成的大氣光象，光線照射到雨滴後，在雨滴內會發生折射，各種顏色的光發生偏離、其中紫色光的折射程度最大，紅色光的折射最小，其它各色光則介乎於兩者之間，折射光線經雨滴的後緣內反射後，再經過雨滴和大氣折射到我們的眼裡，由於空氣懸浮的雨滴很多，所以當我們仰望天空時，同一弧線上的雨滴所折射出的不同顏色的光線角度相同，於是我們就看到了內紫外紅的彩色光帶，即彩虹。彩虹大多出現在太陽的相對的方向。
成因
虹就是太陽光照射到雨滴上發生色散形成的。雨剛過後，天空中懸浮著很多小水滴，當太陽光進入水滴就像進入三稜鏡那樣發生色散。虹就是太陽光通過水滴進行兩次折射和一次反射反射形成的。
當太陽光以一定的角度進入水滴時，七種單色光有相同的入射角，水滴對不同單色光的折射率不同。七種單色光離開水滴時有了不同的折射角。對於觀察者，只能看到由一個水滴折射而來的單色光，其它色光不是在眼睛之上就是在眼睛只下，不能進入眼睛的則不能看到。虹是太陽光在多層水滴折射形成的，
紅光的折射率最小，折射程度最小，所以最上層水滴折射的光線能到達眼睛中的是紅光，其次是橙光，一直順次到紫光。當上下各層相連的折射而來的光線齊進入我們的眼睛時，我們就看到按顏色紅，橙，黃，綠，藍，靛，紫依次排列的虹。
費馬指出：光在指定的兩點間傳播，實際的光程總是一個極值，也就是說，光沿光程為最小值，最大值或恆定值的路程傳播。這是幾何光學中一個最普遍的原理，稱為費馬原理，其數學表達式如下：
∫nds= =極值（極小值，極大值或恆定）
在一般情況下，實際光程大多取極小值，如光在平面分界上的反射和折射，在其他情況下也大多如此，費馬本人最初提出也是最短光程。但若反射面是旋轉曲面，實際的光程可能是極大值或恆定值。根據兩點間直線最短這一幾何公里，從費馬原理可以直接推出光在均勻介質（或真空）中沿直線傳播。
虹是通過雨滴反射和折射形成的，雨滴是不斷下落的，而我們看到的虹的位置是固定不變的。原來，雨滴是在不斷下落的一個雨滴下落後，又有新的雨滴落到原來的位置，產生同樣的色彩。由於人眼的視覺暫留，當前一個雨滴色彩印象還沒有消失時，補充到這個位置上新的雨滴色彩又進入了人的眼睛，於是人就看到了連續不斷的虹。
入射到雨滴上的太陽光會在許多方向上射出，如果七種顏色的光線轉過的最大夾角都相同，那么它們的強度都一樣，則混合在一起恢復為白光。如果一種顏色的光在不同的角度射出的光強都一樣，七種顏色的光混合在一起恢復為白光。只有在最大夾角附近的出射的光線相對最明亮，不同顏色的光的最大夾角不同，當它們同時進入人的眼睛，人們才能看到美麗的彩虹。因為光線轉過的最大角度是鈍角，所以觀察者必須位於太陽和雨滴之間才能看到彩虹。
虹的色彩和寬度與雨滴大小有關。雨滴愈大，虹帶愈狹窄，色彩愈鮮明；反之，雨滴愈小，虹帶愈寬，色彩愈暗淡。雨滴過小，則不可能出現虹。又因為虹是“日照雨”時形成，它總是出現在太陽的對面，所以朝虹見於西方，暮虹見於東方。
當太陽光以一定的角度進入水滴時，七種單色光有相同的入射角，水滴對不同單色光的折射率不同。七種單色光離開水滴時有了不同的折射角。對於觀察者，只能看到由一個水滴折射而來的單色光，其它色光不是在眼睛之上就是在眼睛只下，不能進入眼睛的則不能看到。虹是太陽光在多層水滴折射形成的，
紅光的折射率最小，折射程度最小，所以最上層水滴折射的光線能到達眼睛中的是紅光，其次是橙光，一直順次到紫光。當上下各層相連的折射而來的光線齊進入我們的眼睛時，我們就看到按顏色紅，橙，黃，綠，藍，靛，紫依次排列的虹。
費馬指出：光在指定的兩點間傳播，實際的光程總是一個極值，也就是說，光沿光程為最小值，最大值或恆定值的路程傳播。這是幾何光學中一個最普遍的原理，稱為費馬原理，其數學表達式如下：
∫nds= =極值（極小值，極大值或恆定）
在一般情況下，實際光程大多取極小值，如光在平面分界上的反射和折射，在其他情況下也大多如此，費馬本人最初提出也是最短光程。但若反射面是旋轉曲面，實際的光程可能是極大值或恆定值。根據兩點間直線最短這一幾何公里，從費馬原理可以直接推出光在均勻介質（或真空）中沿直線傳播。
虹是通過雨滴反射和折射形成的，雨滴是不斷下落的，而我們看到的虹的位置是固定不變的。原來，雨滴是在不斷下落的一個雨滴下落後，又有新的雨滴落到原來的位置，產生同樣的色彩。由於人眼的視覺暫留，當前一個雨滴色彩印象還沒有消失時，補充到這個位置上新的雨滴色彩又進入了人的眼睛，於是人就看到了連續不斷的虹。
入射到雨滴上的太陽光會在許多方向上射出，如果七種顏色的光線轉過的最大夾角都相同，那么它們的強度都一樣，則混合在一起恢復為白光。如果一種顏色的光在不同的角度射出的光強都一樣，七種顏色的光混合在一起恢復為白光。只有在最大夾角附近的出射的光線相對最明亮，不同顏色的光的最大夾角不同，當它們同時進入人的眼睛，人們才能看到美麗的彩虹。因為光線轉過的最大角度是鈍角，所以觀察者必須位於太陽和雨滴之間才能看到彩虹。
虹的色彩和寬度與雨滴大小有關。雨滴愈大，虹帶愈狹窄，色彩愈鮮明；反之，雨滴愈小，虹帶愈寬，色彩愈暗淡。雨滴過小，則不可能出現虹。又因為虹是“日照雨”時形成，它總是出現在太陽的對面，所以朝虹見於西方，暮虹見於東方。
古人對虹的認識
雨過天晴，有時天空會出現美麗的彩虹。彩虹升起的地方在中國神話中，女媧煉五色石補天，終止了一場從天的缺口降下來的大洪水。在《聖經・創世記》里，上帝在大洪水過後，以彩虹跟諾亞及其子孫立約，再也不降如此大的洪水來毀滅世界了。在希臘神話中，彩虹是由信使Iris所鋪設連線天地的道路。在愛爾蘭神話中，彩虹升起的地方是藏有黃金等寶藏的地方。我們知道這些想法都沒有科學根據，只是古代人們心中想像的對美好事物的嚮往。
在阿拉伯人的傳說里，虹是光明神哥沙赫的弓。當哥沙赫休息的時候，就把自己的弓――虹，掛在雲端。多少年來，人們欣賞虹，流傳著虹的神話，同時也努力揭開虹的秘密。我國早在北宋時候，對天空中的虹就有了科學的解釋。當時的沈括在《夢溪筆談》中引用孫彥紅的話說：“虹，日中水影也。日照雨，則有之。”在中國，虹可以認為是雙頭蛇、龍，同時白虹經天等天象被認為是不吉的徵兆。
與霓的區別
有時在虹的外側還能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫內紅。稱為副虹或霓。霓和虹的不同點僅僅在於光線在雨點內產生二次內反射，因此光線通過雨滴後射到我們眼帘時，光弧色帶就與虹正好相反。
基本釋義
1、大氣中一種光的現象，是由大氣中小水球經日光照射發生折射和反射作用而形成的彩色圓弧，由外圈到內圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。出現在和太陽相對著的方向。叫“彩虹” 。
2、指橋：因橋形似虹，所以在中國古代常用虹代指橋。如斷虹。長虹臥波。虹橋（中國古代的一種木拱橋。外形如長虹貫空。亦稱“飛橋”）。
七色彩虹
大氣中的小水珠經日光色散所形成的圓弧形彩帶，中有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色，常發生在雨後，出現在與太陽相對的方向。
