彩虹为什么是弧形

‘壹’ 弧形彩虹的形成原因是什么

由于地球表面是一个曲面并且被厚厚的大气所覆盖，雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴时就形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。

彩虹是由将太阳光分解成不同波长或颜色的水滴形成的，而我们平时看见的彩虹只是半弧形的，这是因为地平线挡住了它的下半部分；而太阳的高度可以决定彩虹弧度的多少，太阳在天空中越低，彩虹的底部就越高。因此站得越高，看到的彩虹弧度就越完整。

科学证明，所有的彩虹都是全圆形的，只是我们平时无法从地面上看到，想要看到全圆形彩虹是非常难得的，必须具备“天时地利”的条件，所以通常只有得兴源才能见到这种自然奇观。

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与弧形彩虹相似的现象：

1、火焰彩虹

火焰彩虹，是极为少见的景象，只有太阳处于天顶，太阳光穿射过高海拔处的卷云，并且卷云富含冰晶时，火焰彩虹才有可能产生。

2、冰彩虹

气象官员又将冰彩虹称作"22度虹"，因为这种环形结构是在太阳周围22度范围内形成的。这种视觉现象是由大气里的盘状冰晶反射阳光形成的冰彩虹，这些冰晶所在的云团一般很薄，而且是一簇簇聚集在一起，常被称作卷云。

只有当太阳升得很高（大约位于地平线上方58度范围内），而且它发出的光正好从高空卷云里穿过时，才能看到这种罕见现象。太阳的高度决定了这种光晕的清晰度。而且卷云里的冰晶必须呈六边形，而且薄薄的冰片必须与地面平行。

3、月亮彩虹

彩虹是经常在雨后出现的，而且经常会出现。但是，这种月亮彩虹并不经常被人们看到。因为月亮彩虹形成的条件比较少见，它一般都是在满月或者是马上就满月的夜晚，而且还需要在月亮低垂的时候才会发生这种现象。

‘贰’ 为什么彩虹都是弧形的呢

由于地球表面是一个曲面并且被厚厚的大气所覆盖，雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴时就形成了折射。同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。

虹的光线形成了一个圆锥体。圆锥体的顶端在你的眼睛。圆锥体的轴线平行于太阳光线并且向下定向朝着反日点。圆锥面附近的无数的雨滴发送阳光进入你的眼睛从而产生了彩虹。雨滴可以是几英尺远或一英里左右。雨滴的距离并不重要，彩虹看起来一样。

彩虹是一系列特定方向的光线，它本来不存在且它不位于在太空里任何特定的点。圆锥体里面的雨滴照亮彩虹里面的天空。圆锥体外面的雨滴不发送光线进入你的眼睛。

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大多数人因为没有积极的去观察而不会注意到霓，霓是经常出现在主虹外侧昏暗的第二道彩虹。霓是阳光经由雨滴内两次反射和两次折射产生的，出线的角度在50–53°。两次反射的结果，使得霓的色彩排列和虹的弧相反，蓝色在外而红色在内。

霓比虹暗弱，因为两次反射不仅使得更多的光线逃逸掉，散布的区域也更为宽广。在虹与霓之间未被照亮的天空，因为是亚历山大最先描述的，所以被命名为亚历山大带。

更暗的第三道虹，甚至第四道虹，都曾经被拍摄过。这些是阳光在雨滴内经过三次或四次反射造成的。这些虹都出现在与太阳同一侧的天空，第三道和太阳相距约40°，第四道则约为45°。因为阳光的关系，用肉眼很难看见。

Felix Billet （1808–1882） 叙述过更高阶的虹，他描绘出第19道虹的位置，并称此种模式为"彩虹玫瑰"。在实验室内，使用更明亮的光线和准直良好的激光，可以观察到更高阶的虹。据报吴等多人在1998年使用类似的方法，以氩离子激光光束达到200阶的虹。

‘叁’ 雨过天晴出现彩虹，为什么彩虹是弧形的

彩虹是阳光以一定角度，照射在水滴上发生折射和反射而形成的，一般来说水滴越大，虹带约窄，色彩就会越鲜明，反之，水滴越小，虹带就越宽，色彩就越暗淡。

那么彩虹为什么是弯的呢？

如果你是在飞机上往下看，在正午的时候，你就会看到一个完整的环形彩虹，彩虹其实并不只是人们平时看到的弧形，它其实是一个完整的圆，彩虹的圆心就是太阳与地球的垂直连线的中点，人们平时只是看到彩虹的一部分，而剩余的部分都是在地平线以下，所以人们是看不到的。

‘肆’ 下雨后会出现彩虹为什么是弧形的

下雨后会出现彩虹为什么是弧形的？

为什么我们看到的虹总是圆弧形的呢？

为了解释这个问题，我们要先了解入射角α、入射光线和射出光线的夹角θ 的关系。

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彩虹形成的原理:

彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光小，而蓝光的偏向角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。因此，彩虹和霓虹的高度不一样，颜色的层递顺序也正好反过来。由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。事实上彩虹有无数种颜色。

‘伍’ 为什么彩虹是弧形的

很多时候，雨后晴空，一架七彩虹桥高挂天空。在生活中，很多人都会被这种绚丽的景象吸引，不由自主地停下脚步静静观赏这种由光现象引发的美景。

‘陆’ 彩虹为什么总是弯曲的

光的波长决定光的弯曲程度。事实上，如果条件合适的话，可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠经过折射→反射→折射后射向我们的眼睛所形成。不同颜色的太阳光束经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约138度。也就是说，若太阳光与地面水平，则观看彩虹的仰角约为42度。

想象你看着东边的彩虹，太阳在从背后的西边落下。白色的阳光穿越了大气，向东通过了你的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴。当一道光束碰到了水滴，会有两种可能：一是光可能直接穿透过去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前端，在进入水滴时内部产生弯曲，接着从水滴后端反射回来，再从水滴前端离开，往我们的方向折射出来。这就是形成彩虹的光。

光穿越水滴时弯曲的程度视光的波长而定——红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最小的是紫色光。每种颜色各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。若你用一条假想线，连接你的后脑勺和太阳，那么与这条线呈42度夹角的地方就是红色所在的位置，这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈40度夹角，所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面。

彩虹之所以为弧形，这当然与其形成有着不可分割的关系。由于地球表面为一曲面，而且还被厚厚的大气覆盖，雨后空气中的水含量比平时高，阳光射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射，形成了我们所见到的弧形彩虹。

‘柒’ 彩虹为什么是弧形的

很多时候，雨后晴空，一架七彩虹桥高挂天空。在生活中，很多人都会被这种绚丽的景象吸引，不由自主地停下脚步静静观赏这种由光现象引发的美景。

‘捌’ 为什么彩虹是弯的而不是直的

光穿越水滴时弯曲的程度，视光的波长（即颜色）而定。红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最少的是紫色光。每种颜色各有特定的弯曲角度。阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。

所以会有颜色呈现出来。而且，亚里士多德也没有注意到光的折射作用。在此之后，古罗马哲学家塞内卡、波斯物理学家海什木等人也都曾发表过自己的看法。中国北宋时期一位叫孙思恭的精通天文历算的进士也曾说过“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”（沈括《梦溪笔谈》），这些均只停留在对现象的思考上，没有更多深入和本质性的研究。

‘玖’ 为什么彩虹是弧形的，而不是直线或其他形状

彩虹是由于
阳光照射
空中的圆形小水滴，经过一系列折射以及反射后形成的景象。阳光是从不同角度射入水滴的，反射出的光线也朝向不同的角度，而只有某个特定角度（大约是40°到42°）的光线的强度最强，只有这个角度的光线进入人眼后，人才能
看到彩虹
。因此，如果以人眼为中心，沿平行于太阳光的方向做一条轴线，那么以同一角度进入人眼的光线就会围绕这条轴线形成一个
圆锥面
。傍晚的太阳光方向几乎平行于地面，这时圆锥面映入人眼以后近似是一个完整的圆环。
如果阳光
不平行于地面，圆锥面一部分被地势遮住，这时人看到的彩虹就是一段圆弧了。

‘拾’ 彩虹为什么是弧形的

阳光是从不同角度射入水滴的，反射出的光线也朝向不同的角度，而只有某个特定角度（大约是40°到42°）的光线的强度最强，只有这个角度的光线进入人眼后，人眼才能看到彩虹。因此，如果以人眼为中，沿平行于太阳光的方向做一条轴线，那么以同一角度进入人眼的光线就会围绕这条轴线形成一个圆锥面。

傍晚的太阳光方向几乎平行于地面,这时圆锥面映入人眼以后近似是一个完整的圆环，如果阳光不平行于地面，圆锥面一部分被地势遮住，这时人看到的彩虹就是一段圆弧了。

其次，与地球的形状有很大的关系。由于地球表面为椭圆形，而且还被厚厚的大气所覆盖，在雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。

(10)彩虹为什么是弧形扩展阅读：

火彩虹形成的原理：

当光线穿过稀薄的高空卷云和太阳位于高空时（与地平线的夹角大于58度），光线以垂直的角度进入这种冰晶并从底部离开时就会发生弯曲折射，就好像光线通过棱镜时的状况一样。

如果卷云中的冰晶排列正好的话，整片区域都会变得五颜六色，彩虹云形成后会迅速抬升，导致其冷却和扩张，凝结的水滴负责扮演棱镜的角色，并在积云上方形成一顶彩虹色的“帽子”。

参考资料：网络：彩虹