物理光学-双彩虹现象分解.ppt

光的色散引发的自然现象 华 发生在高空的云层上紧贴日、月周围的彩色光环,它是由于日、月光线通过夹杂在云层中的徽小水珠或细小冰晶产生衍射而形成的。小水珠或冰晶越细小,华环则越大。其色序排列为内紫外红,它们常常出现在甚高空的卷积云,卷云或层积云上。 光的色散引发的自然现象 假日 天空同时出现三个太阳的一种奇异的现象。在天空出现的半透明的薄云里面,垂直地悬浮着许多细小的正六角形冰柱。光线从冰柱的一个侧面射入，又从另外两个侧面射出，产生了反射和折射.这三条光线射到人的眼睛中。所以反映不出多个太阳的奇景。 谢谢观看！ 双彩虹现象 目录 一、双彩虹现象的成因 二、双彩虹现象的观察 三、双彩虹现象的特征 双彩虹现象的成因 彩虹现象的成因 彩虹是一种自然的色散现象，是白光经过水滴发生折射和反射后，由于水滴对各色光的折射率不同，而使白光发生色散的现象。 光的色散 介质折射率随光频率（波长）变化的现象称为色散。 通常情况下，介质的折射率是随波长的增加而减小的，这种色散称为正常色散。 描述介质正常色散的经验公式----柯西公式 光的色散 阻尼系数 较小 远离固有振动频率 光的色散 进行泰勒级数展开得到 双彩虹现象的成因 双彩虹是光线在水滴内进行两次反射后形成的特殊现象，在原彩虹的外围出现一条直径稍大、颜色反转的同心彩虹，内层彩虹称为主虹，外侧为红色，内侧为蓝色，颜色较亮；外层彩虹称为副虹（霓），外侧为蓝色，内侧为红色，颜色较暗,不易观察。 双彩虹现象的成因 主虹的成因 假设圆球是水滴，光从上方射入，由于光的色散，紫光和红光折射率不同，出现分离， 紫在内，红在外 。出射后进入人眼，红在上，紫在下。 双彩虹现象的成因 副虹的成因 光从下侧射入，一样的道理，但是发生两次反射，吸收的更严重，不容易被发现，紫在外，红在内。出射后进入人眼，红在下，紫在上。 双彩虹现象的特征 双彩虹颜色顺序 主虹在下，颜色明亮，从上至下为红到紫 副虹在上，颜色较淡，从上至下位紫到红 双彩虹现象的角度关系 具有不同入射角的某频率光线，出射光线会在某个特定的方向上强度最大，即出射光线与入射光线之间的夹角最小的时候称为最小偏向角。不同频率的光偏向角不同，由红到紫，随着频率的增大偏向角在增大。 双彩虹角度关系 偏向角为 由几何关系得 双彩虹角度关系 同理可得 双彩虹角度关系 水对紫光和红光的折射率为n紫=1.344 n红=1.329 主虹：θ紫=40.50゜ θ红=42.68゜ 副虹：φ红=49.86゜ φ紫=53.77゜ 双彩虹现象的观察 双彩虹现象的观察条件 彩虹的明暗和宽度由空气里水滴的大小决定 雨滴越大，彩虹带越窄，色彩越鲜明 雨滴越小，彩虹带越宽，色彩越黯淡 当雨滴小到一定程度时，分光和反射不明显，彩虹消失。 对光线和空气中的水滴含量有要求 雨过天晴，空气中尘埃少而充满水滴，日光从观察者背后以小角度照射水滴，天空的一边因有云遮挡而较暗，这样便会较容易观察到彩虹； 光的色散引发的自然现象 光的色散引发的自然现象 晕 出现在太阳或月亮周围的彩色光环。分布高空中的云层里夹杂着许多小六梭形冰晶,这些小冰晶类似许多小棱镜,若恰好环绕太阳或月亮形成密集分布时,当受太阳或月亮光线照射时,发生色散便形成晕。内红外紫的晕环。