用光的折射反射原理解释彩虹现象.doc

学科王 学学科王科王 谁持彩练当空舞 雨过天晴，天边出现一道美丽的彩虹，令古今多少文人墨客浮想联翩。赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞？便是诗人对彩虹现象的一种浪漫的疑问。那么这种现象是怎样形成的呢？早在几百年前，人们就这种现象进学科王行了研究和解释。 德国人西奥多里克最早在实验室中用太阳光照射学学科王科王装满水的大玻璃球壳模拟出天上的彩虹。笛卡儿、牛顿等人都对此现象做过深入的研究，由此引起的争论学科王对光学的发展起到极大的推动作用。现在，我们用了高学科王中物理教材中的光学知识，便可对这种现象给以粗浅的解释。 要解释彩虹现象主要需要光的反射定学科王律、 光的折射定律、 光的色散等这些光学知识。当一束白光照到如图1所示的三棱镜学科王上，光线进入三棱镜中要发生折射现象。棱镜对不同的单色光学学科王科王折射率不同，折射率由小到大的顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，所以在棱镜后面的屏1上可得到彩色光学科王带，其排学科王列顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 而一部分光要被反射到棱镜的底面后学科学科王王再折射出去，由图1可知在棱镜的下面放置的光屏2上从右到左光带排列的顺序是紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。如果人眼在屏1彩带处则看到的是从上到下的学科王排列顺序由紫到红。在屏2彩带处则看到的是从右到左的排列顺序由红到紫。[来源：学科王] 知道了上面学科王的光学知识学科王学科王，我们便可对彩虹现象进行解释了。彩虹是由于雨后空气中弥漫着无数的小水珠对太阳光的折射和反射而形成的。下面我们以一个小水珠为例来说明：如图2所示，一束太阳光oa照射到距地面一定高度的小水珠上的a点，在小水珠和空气[来源：学科王http://www.x学科王] 的界面要发生反射和折射，现学科王在我们只研究某种色光的折射光线ab,光线ab在水和空气的界面上要发生反射和折射，现只画出反射光线bc,bc在水和空气的界面上发生折射和反射，现只看折射光线cd，折射光学科王线cd射向地面。对于照到水珠上的平行单色光来说，入射点不同，它的偏折方学科王向也不同学科王，但它们的反向延长线会相交成像。由于大量水珠的共同作用就形成了我们所看到彩虹中的某种颜色学科王的光带。太阳光中的其它色光也会发生同样的情况。由于水学科王对不同的色光折射率不同，尽管入射角相同，折射角也不相同。所以不同色光射向地面的学科王角度略有学科王不同。也就是发生了色散现象。又由于太阳光谱虽然是吸收光谱，但我们肉眼根本无法学科王看出。这样我学科王们看到的就是一条连续分布的弧形彩带，红光的折射率最小所以两次折射后成像应在最上面，紫光的折射率最大两次折射后成像应在最下面。如图3。所以彩带的颜色分布是由学科王外学科王向内的顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。晴天在喷泉的旁边也可以看到彩虹现学科王象。[来源：学科王][来源：学科王http://www.学科王][来源：学科王http:/学科王/] 有时虹的旁边还有副虹，副虹也叫霓。它的形成如图4。进入小水珠的光线在小水珠中经过两次反射再折向大学科王地传入人的眼睛。由于光在水珠中反射了两次，折向地面的光的强度 [来源：学科王htt学科王p://] 比图2中的折射光的强度弱的多，故霓的亮度学科王比虹要暗。由图4还可以看出，霓的颜色排列顺序由外向内分别学科王是学科王紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。有时太阳或月亮的周围会出现一个或几个大的彩色光环，叫日晕或月晕。它的形成是太阳光经大气层中的小冰晶折射形成的，我们假设小冰晶的形状为也球学科王体，其形成原理如图5。日晕和月晕的彩带分布由外向内分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 我们能够看到什学学科王科王学科王么样的色散现象是由多种因素决定的，如：太阳、小水珠或小冰晶、人三学科王者间的位学科王置关系，小水学科王珠或小冰晶的浓度，背景光的强度等等。由图3、图4、图5可知，虹和霓出现的方向与太学科王阳方向相反，日晕和月晕出现的方向与太阳或月亮的方向相同。总之，彩虹现象是太阳光经小水珠或小冰晶折射、反射而引起的一种色散现象，正因为如此，有气象经验的人可以根学科王据天空中的某种色散现象来判断空气中水分的情况，以此来推断天气。