事業(yè)單位公共基礎知識之科技常識：彩虹的原理
最先解釋了彩虹發(fā)生的基本原理的是笛卡兒和牛頓。笛卡兒提到了光的折射，他認為：入射角的正弦值和折射角的正弦值之比，是一個定值，且和入射角的大小無關。而對于彩虹的原理來說，我們考試的時候一般選擇為折射原理，但是實際上彩虹的原理相對來說是較為復雜的。牛頓提到了光的色散，他發(fā)現(xiàn)無色的太陽光通過三棱鏡后，出現(xiàn)從紅到紫連續(xù)變化的光的彩帶現(xiàn)象。因此我們的彩虹也是七種顏色。分別是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最為強烈，造成我們所見到的彩虹。
下面簡單的闡述一下彩虹的原理，當太陽光照到水滴上時，光在水滴表面會發(fā)生折射，進入水滴內(nèi)。該光線在水滴內(nèi)壁會經(jīng)過一次反射后，又一次在水滴表面折射而穿出水滴之外。因此其實彩虹會經(jīng)過兩次折射一次反射。當然不同頻率的光的折射角度會有所不同，因此射到外面的光會成不同顏色，根據(jù)顏色的不同，在某些特定的角度上強度增大。這個角度，對紅光來說約為42°，對紫光來說約為40°。因此我們看到的光會紅光在前，紫光在后。這就是通常我們稱之為彩虹的明亮彩帶形成的原理。這叫主虹。同時，主虹外側(cè)還有一條較模糊的、顏色順序和主虹正好相反的虹，這叫副虹(又稱為霓)。副虹是經(jīng)過了兩次反射兩次折射形成。由于兩次反射因此和主虹顏色排序剛好相反。副虹由于形成原理復雜于主虹，因此對應的角度也會大于主虹，紅光約為51°，紫光約為53°。
彩虹最常在下午，雨后剛轉(zhuǎn)天晴時出現(xiàn)，這時空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨云而較暗，而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經(jīng)?？梢姷讲屎绲牡胤绞瞧俨几浇?，在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以制造人工彩虹。夏天多下陣雨，因此一般說來，只有在夏天才會有彩虹。
【例題】(單選題)彩虹是太陽光照射到空氣中的水滴時，光線被折射及反射，在天空中形成的拱形七彩光譜。下列關于彩虹的說法正確的是：（ ）
A.冬天不易出現(xiàn)彩虹
B.水滴越大，彩虹越不明顯
C.彩虹上的藍光總在紅光上方
D.彩虹的明顯程度與陽光強度無關
【答案】A【解析】A項，一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，所以冬天一般不容易有彩虹出現(xiàn)。故A項正確，當選。B項，在陽光強度一定的條件下，彩虹的明顯程度，取決于空氣中小水滴的大小。小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。故B項錯誤，排除。C項，水對陽光有色散作用，不同波長的光的折射率有所不同。因為藍光的折射率比紅光大，致使藍光的偏折程度大。所以紅光在最上方，其它顏色在下。故C項錯誤，排除。D項，彩虹的明顯程度與陽光強度有關，陽光強時，彩虹明顯程度高，容易被觀察到。陽光弱時，彩虹明顯程度低，不易被觀察到。故D項錯誤，排除。故本題答案為A項。
考點點撥：平常我們考試常見的是考彩虹的原理。其中虹和霓形成的原理各有不同，顏色相反，需要我們特別注意。
