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双彩虹是如何形成的？
(2016-08-27 17:36:39)
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杂谈 |
8月27日下午，北京出现阵雨，雨后惊现双彩虹，圈粉无数，市民纷纷秀出照片。那么，天上为什么会有两道彩虹？
先来说一道彩虹是怎么出现的。
一句话：彩虹就是阳光在小水滴中发生“折射-反射-折射”后，投射到你眼中的彩色光波的集合体。
就像牛顿用三棱镜分解出了七色光（红橙黄绿蓝靛紫）一样，阳光以一定角度射入悬浮在空气中的水滴时，也会被分解出不同颜色的光波，而这些光波在水中的折射率不同，红光偏折最小，而紫光最大，所以高处水滴提供红光，低处水滴提供蓝紫光，最终我们看到就是红色在最外圈、蓝紫色在最内的色彩斑斓的彩虹。
左图为虹，右图为霓（图片来源：腾讯科技）
但是，如果光在水滴中多反射了一次，也就是“折射-反射-反射-折射”，那么彩色光波的排序就会恰好反了过来，这就是“双彩虹”中的霓了。由于在各个界面biu来biu去太多次，光线的能量有损失，所以我们看到的霓的亮度比虹要小很多。
江湖传闻，光还可以有更多次数的反射，从而出现三道杠三道彩虹甚至多道彩虹，但由于这些时候光线能量损耗太大、亮度更加弱，想看到那都是非常非常难的了。
↑2015年4月21日，纽约一女子拍摄到4道彩虹的罕见美景。（图片来源：中新网）
为什么彩虹是弯的？
上文说到，每种颜色的光波由于折射率不同，各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度大约是42度，蓝紫色光的折射角度约只有40度。
↑彩虹与人眼位置示意图（制图：任成英）
所以如果你画一条假想线，连接你的后脑勺和太阳，并向你的面前延伸，那么与这条线呈40-42度夹角的地方，就是通常彩虹所在的位置。事实上，如果你有丰富的看彩虹经历，你会发现，越是靠近红色光波部分的彩虹，色彩越是明显，反之，越是靠近蓝紫色部分，色彩越是黯淡。所以，我们一般用红色光波的42度左右夹角，来找彩虹位置。
↑彩虹即为这个圆锥体的底部圆弧。（制图：任成英）
现在，有无数平行光线在水滴中射入射出，而最终能投射入眼睛、被你看到的，则是与平行入射光线成42度左右的光束集合体，于是，我们得到了一个以你的眼睛为顶点的圆锥体，而这个圆锥底面的圆弧就是彩虹啦！但是由于有地平线的遮挡，我们大多数时候看到的彩虹就只能是半弧形的了。从这个意义来说，我们每个人看到的彩虹都是阳光“现做现卖”的专属彩虹。
但是也有例外，比如我们可以上天呀！网上就曾流传有一张据说是跳伞者从半空中拍摄到的环形彩虹，怎么回事呢？
↑（图片来源：果壳网）
↑翻转一下，就看到圆环彩虹了
把那张圆锥体的图翻转一下你就能明白了，而且只有当太阳高度角为90度时，你才能在“合适的高度条件 合适的水汽条件”下看到正圆形彩虹。（文/朱茜）
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