为什么彩虹是弧形的科学故事

夏日午后，太阳位于西方，暴雨过后，空气中还留有大量的小水滴。当我们面向东方，便看到了天空中圆弧状的彩虹。这是因为阳光穿越了大气，向东通过了我们的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴，发生了色散。白色的阳光其实是多种颜色的光混合而成，通过小水滴折射以后，不同颜色光因偏折角度不同而被分开，形成了七色彩虹。如果我们再看仔细一点，就会发现当一道光束碰到了小水滴时，会有两种可能的路径：一种可能是直接透射过去，还有一种更有趣的可能，光束从小水滴的前表面边缘入射到小水滴内部，在进入时水滴内部由于折射而产生偏折，当光束到达小水滴的后表面发生全反射，又折回水滴内部，再从小水滴前表面离开，而这束面对我们已经发生了色散的光束就是形成彩虹的光。

光穿越水滴时偏折的程度，由光的波长，也就是光的颜色决定的。其中红色光的波长最长，它在水中的折射率最小，经过反射后偏折角度最大，是42°。橙色光与黄色光次之，依此类推，偏折角度最小的是紫色光，只有40°。所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。

为什么彩虹是弧形的科学故事点评

如果我们用一条假想线，连接我们的眼睛和太阳，那么在空间中与这条线呈42°夹角的点，就是红色光所在的位置。这些不同的点连接在一起，会勾勒出一个圆圈。既然蓝色与假想线只呈40°夹角，所以彩虹的内侧总是蓝色的，而外侧总是红色的。事实上如果条件正确的话，可以看到整圈圆形的彩虹。我们所看到的圆弧是被地平线遮挡了彩虹圆圈的下半部分。站在地上看不到圆形的彩虹，但当天空出现彩虹的时候，你迅速乘上飞机或热气球等飞行器腾空而起的时候，可以看到彩虹和你一起腾空而起，展现出一个完美的七彩圆圈。