彩虹为什么是弧形

彩虹

彩虹，又称天虹、绛等，简称虹，是气象中的一种光学现象，当太阳光照射到半空中的水滴，

光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光谱，彩虹的七彩颜色究竟是哪七种有不同

的说法，东亚、中国对于七色光来说最普遍的说法是（从外至内）：红、橙、黄、绿、蓝、

靛、紫。事实上彩虹有数百万种颜色，比如，在红色和橙色之间还有许多种细微差别的颜

色，但为了简便起见，所以只用七种颜色作为区别。[1]

彩虹

其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的

彩虹现象，彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现，这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空

的一边因为仍有雨云而较暗，而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便

会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近，在晴朗的天气下背对阳光在空

中洒水或喷洒水雾，亦可以制造人工彩虹。

月虹，又称晚虹，是一种非常罕见的现象，在月光强烈的晚上可能出现，由于人类视觉在晚

间低光线的情况下难以分辨颜色，故此晚虹看起来好像是全白色

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。当中以40至42度的反射最为强烈，造

成我们所见到的彩虹。造成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反

射，最后离开水滴时再折射一次，总共经过一次反射两次折射。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。彩虹意旨光线经过两次折射

一次反射，霓虹则是光线经过两次折射两次反射。

“

霓

”

是与

“

虹

”

相对应的一种自然现象。虹是下雨天以及在雨后天晴之际，阳光穿透还残余

在空气中的水珠而发生折射，散射出七彩的光芒。彩虹形状多为弧形，出现在和太阳相对着

的方向，从外（半径大的）弧至内弧的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。霓也叫

“

副

虹”，形成与彩虹原理大致相同，只是光线在水珠中的反射多了一次，彩带排列的顺序和彩

虹相反，红在内，紫在外。而彩虹和霓主要也是因为折射和反射的次数上之差别，导致色彩

的排列刚好相反。

双重彩虹，外圈为霓，内圈为虹

雨后纽伦堡上空的虹与霓

彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所

在位置，会随着观察者的位置改变而转移。而一般看到彩虹也可能只是一半，并非全部(一

座桥样

)

，主要也因为区域性的气候上水汽湿度差别的影响当观察者看到彩虹时，它的位置

必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像。

所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部影子的

方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在

空中高于

42

度时，彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为什么彩虹不会出现在中

午的原因，主要和太阳光入射的角度有绝对的关系。

彩虹由一端至另一端，横跨

84°

。以一般的

35mm

照相机，需要焦距为

19mm

以下的广角镜

头才可以用单格把整条彩虹拍下。倘若在飞机上，会看见彩虹会是完整的圆形而不是拱形。