彩虹的形成原理为什么彩虹出现的时候一般有两条，并且光带颜色刚好相反？彩虹的形成原理是什么？答：两条其中一条叫彩虹，另一条叫霓。有时在虹的外侧还能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外 紫内红。称为副虹或霓。霓和虹的不同点仅仅大于光线在雨点内产生二次内反射，因此光线通过雨滴后射到我 们眼帘时，光弧色带就与虹正好相反。
彩虹，简称虹，一般雨后出现彩虹（一般在早晨或者傍晚出现，很少在中午。夏天向天空喷一口水汽也 能容易地生成小彩虹）。
通常说的彩虹一定是红色在外，紫色在内，呈弧形，弧高
40〜42度。这可以通过几何光学的折
射和反射定律，及地球与太阳（别的光源也可以）的关系解释，简单说就是，太阳光线通过大量小球 形的水珠 时，发生折射和反射后到达人的眼睛，形成了色彩分开的虚像。频率高的光波折射的程度要大于频率低的光 波，于是彩虹中红色在外，紫色在内，中间有各色光带。
与彩虹相对的是“霓”，它也叫副虹，位于“虹”的外圈，一般不出现，或者即使出现亮度和鲜 艳程度 也不及虹。英文中，与霓对应的是“seco ndary rain bow “，也称二级虹、次级虹，弧高52〜54. 5度。
“霓”的色彩正好与虹相反，即外圈是紫色，内圈是红色。霓的成因也与折射和反射有关，只不过它是二次内 反射（double或two in ter nal ref lectio ns ）的结果（所以亮度减少）。严格说
Carl Boyer 在主虹（即通常的虹）内侧，还有复杂的光学现彖，要用到其他其他理论才能解释。据说
写过一本书《虹：从神话到数学》（ The RainbowFrom Myth to Mathematics , 1959）,大概讲述人 们认识虹的历史过程。
历史上关于虹有大量描写和论述，好像朱熹就正确地指出过虹的形成与小水珠有关。在近代科学史上， 笛卡儿（Rene Descartes , 1637）和牛顿都专门研究过虹，有精确的解释。有趣的是，意大利的一位还用现象 学的方法研究过虹，他做了许多现象学的实验，重现了几何光学关于虹的几乎全部实 验结果。他试图表明，当 年哥德的颜色理论也许还有用（那作者我忘记了，从网上能够找到）。 内圈为虹，外圈为霓： sawicki/ra in bows・htm 虹与霓形成原理图见： 反射虹的形成原理图见： 关于月光虹的描述见：
彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度 彩虹。形成这种反射时，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。 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，蓝光的折射角度比红光大。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。 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，形成我们所见到的
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彖。 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己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，亦可以人工制造彩虹。
空气里水滴的大小，决定了彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄。
空气中的水滴大，虹就鲜艳，也比较窄；
只有背着太阳才能看到彩虹，
反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的，
所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看，才能见 到。虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹岀现在天空中的位置可以推测当时将出现 晴天或雨天。东 方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体 积越 小，形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下雨的机会也少，所以冬天一般 不会有彩虹出现。
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 着观察者而改变。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 者头部阴影的方向，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看不见。这亦是为什么彩虹很 少在中午出现的原因。
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19mml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，会看见彩虹是原整的圆形而不是拱形，而圆形彩虹的正中心则是飞机行 进的方向。 参考资料：m#3 晚虹是一种罕见的现彖，在月光强烈的晚上可能岀现。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的
白色彩虹？大家一定没见过吧，今天就带你来领略其风采。我们看到的
极的彩虹与一般的彩虹不一样，是白色的？大自然的鬼斧神工真是让人惊叹不己。彩虹一般都是七色的，北
看着下面的图片，感觉白色的彩虹更像是通往某个地方的大门。难道是上诺亚方舟的大门？ ？ 那白色彩虹形成的原因和普通 彩虹一样吗？白色的彩虹是因为那天正好是极昼，所以很普通的彩 虹不一样，看到这样的美景真是幸福！
海市蜃楼原理
通过课本分析，对光在空气中全反射形成的蜃景现象，似乎都清楚了 •但是当看到阅读材料中，两种蜃景 的光路示意图，令人感到困惑•海市蜃楼中的景物悬在空中是正立的，沙漠里的蜃景物体是倒立的•同样的现 象，差异为什么那么大？这个问题课本分析还显笼统，必须进一步分析. 海面上的空气层各处折射率不同，但是在单位高度上折射率的差异很小，这就决定了海面上的蜃景发
生范围很大•海面上的空气层越低，温度越低，密度越大折射率越大•空气层越高，温度越 高，密度越小，折射 率越小•同一景物上部附近的空气的折射率，略小于下部附近的空气层的折射率•当 景物各处发出的光线射向空 气时，都越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角都逐渐增大•当光线的入射角增大到临界角时，就发生全 反射现象•但是物体上部发出的光线，在较高空气层发生全反射，物体下部发岀的光线，在比上部略低点空气层 发生全反射•当空中全反射的光线射到地面，人们 逆着光线看去，就会看到远方的景物正立悬在空中。
甲
沙漠附近各处空气的折射率不同，而且在单位高度上折射率的差异略大些•这就决定了沙漠
里的蜃景，发生范围相对海面上蜃景要小许多•越接近沙面空气层，温度越高，密度越小，折射率越 小•离沙面 稍高一点的空气层，温度越低，密度越大，折射率越大•同一景物上下各处空气层的折射率有差异，上处空气 层折射率大于下层空气层折射率•当景物上部发岀光线射向密度较低的空气中，光线逐渐偏离法线方向，进入 下层空气的入射角增大，以至于在观察者附近发生全反射•景物下部空气层虽然比上部折射率小，但比沙面处 空气层的折射率大•当景物下部光线射向沙面处空气时，由于光线入射角增大，当光线偏离法线后，在景物附 近处的空气层就发生全反射. 就会看到远处物体是倒立的，也往往以为前方有一明亮的水面. 通过分析，我们进一步明确，海市蜃楼和沙漠里的蜃景都是空气中的全反射现象•表面看起
来景物的像一次是正立的，一次是倒立的，差异很大，而实际是全反射条件不同造成的. 可是当空气温度在垂直变化的反常，并会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼 的现象。由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼出现的型式也不同。
在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低， 下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暧的反常现象（正常情况是下暧上凉，平均每隔
100米高度，气温降低0.5〜0.6左右）。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又 较上层 为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。
假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀 的差异 太大了，来自船舶的光线先由密度的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气 层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来 自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做 上现蜃景。
我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，空气密度会出现显著地下密上稀的差异，在渤 海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影。宋朝时候的沈括，在他的名蓍《梦溪笔谈》里 就有这样的记载：
“登州海中时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。”
这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景。1933年5月22日上午11点多钟，青岛前海（胶州湾外口）竹岔岛 上也曾发现过上现蜃景，一时轰传全市，很多人前往观看。 出现一次延续6小时的上现蜃景。
不但夏季在海面上可以看到上现蜃景，在江面有晨也可看到，例如 1934年8月2日在南通附近
1975年在广东省附近的海面上，曾
当观察者逆着光线看去，
的江面上就现过。那天酷日当空，天气特别热，午后，突然发现长江上空映现出楼台城廓和树木房屋，
全部蜃景长20多里。约半小时后，向东移动，突然消逝。后又出现三山，高耸入云，中间一山，很 象香炉； 