原来,双彩虹的颜色顺序是相反的_反射 - 手机搜狐网
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每在界面处经过一次反射,颜色的顺序就会发生翻转,形成副虹的反射次数比主虹要多一次,所以主虹和副虹的颜色顺序相反。
答案是有的,双重彩虹是光线 ...
原来,双彩虹的颜色顺序是相反的
2021-10-0910:30
来源:四月说热闹事儿
原标题:原来,双彩虹的颜色顺序是相反的
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双彩虹是多重彩虹的一种,指在原彩虹的外围出现一道直径更大的同心彩虹。
内层的彩虹称为主虹,颜色较亮,外层的彩虹称为副虹,颜色较暗。
也有人称内层的为虹,外层的为霓,这也是“霓虹”这个词语的原意,即表示双彩虹。
双彩虹是如何产生的
我们之所以能看见彩虹,是因为太阳光线射入水滴中,经过了折射—反射—折射,然后进入我们的眼睛,但这只是太阳光线在水滴中传播的一种方式。
如果太阳光在水滴表面某些特殊位置上射入水滴时,能够满足光线在水滴中发生两次反射和两次折射,这时就会出现第二种成像途径——太阳经过水滴成像,在水滴中发生色散,这就形成了第二道彩虹。
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双彩虹的颜色顺序是相反的
细心的观察者可能会发现,双彩虹的颜色顺序是相反的。
主虹的颜色是紫色在下、红色在上,副虹则是红色在下、紫色在上。
这与反射的次数有关,在介质中,红光的折射率比紫光要小,经过色散后,红色在上,紫色在下。
每在界面处经过一次反射,颜色的顺序就会发生翻转,形成副虹的反射次数比主虹要多一次,所以主虹和副虹的颜色顺序相反。
副虹的亮度比主虹弱
副虹的亮度也比主虹弱得多,这是因为光在经过水—空气界面时,折射的同时也会发生反射,当光折射进入和射出水滴时都有一部分光损失掉了。
在水滴里反射时,也会损失掉一部分光。
副虹比主虹要多一次反射,损失的能量也更多,所以副虹的亮度不如主虹。
那么,有没有可能两条彩虹的亮度相同呢?答案是肯定的。
相对于空气,水滴是光密介质,当入射角满足一定条件时,会发生全反射,这时光不会损耗。
要满足过程中所有反射都是全反射,条件是十分苛刻的,所以亮度相同的双彩虹只有在实验室中才可以观察到。
也许有人会问,什么时候才能满足双彩虹所必须的两次反射条件呢?其实,只要有彩虹的出现,就一定有双彩虹。
因为太阳光线是以近似平行光的形式照射水滴的,而水滴表面是近似球面的,在水滴表面总会有某些位置的入射光线能够满足在水滴中反射两次。
至于为什么我们通常只能看到一道彩虹,主要是与天气有关,副虹的亮度比主虹要暗很多,如果天气不好,是很难看见副虹的。
有三重、四重彩虹吗
答案是有的,双重彩虹是光线在水滴中发生了两次反射,同理,三重彩虹是光线在水滴中反射了三次,四重彩虹就是反射了四次。
由于多次反射,多重彩虹的强度逐级递减,而且根据光学的几何传播原理,高阶彩虹的成像点不在太阳对立面,反而靠近太阳,因而极为罕见。
自1700年以来,只有四五次文字记载的多重彩虹目击事件。
经过处理后得到的第三重和第四重彩虹(图片来源:AppliedOptics)
虽然人眼对光的感知能力比较低,但是现在人们可以通过动态范围更大的相机,加上后期处理,捕捉到多重彩虹的奇妙景象。
2011年,第一次有人拍摄到了自然界中的四重彩虹,第三重和第四重彩虹位于太阳同侧。
大自然总是在随机事件中产生必然的结果。
每次雨过天晴彩虹出现时,实际上天空中就暗藏着多重彩虹了,只是我们很难察觉罢了。
本文节选自《百科知识》2021.09B
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