彩虹的科学原理.pptx

彩虹的科学原理 《人民观察家报·科普》QQ：2186500463 注：不要写在物理卷上！ 彩虹是如何形成的呢？？ 光的折射。 对吗？ 不对！ 既有光的折射又有光的反射。 太阳光是复色光。折射时发生了色散，于是形成了彩虹。 下面来探究它如何色散。 观察几幅“标准”的彩虹 疑点在哪里？ 没有太阳 彩虹背后有乌云 彩虹是上面有一层自上而下紫靛蓝绿黄橙红的颜色暗淡的彩虹 为什么？ 下面将一一做出解答 我们来看一看光是怎么被水珠折射的 首先我们看一看为什么会色散。 可见光是一种波，属于电磁波（不同于声音，声音是疏密波。电磁波具有波粒二象性，所以才能在真空中传播）。电磁波具有不同的频率。如下表所示。 接下来我们接受一个观念:频率低的折射程度小 这是通过牛顿的三棱镜实验得出的。如果要解释，内容比较艰深，与电磁波的波粒二象性有关。键人不确定自己能否解释对、解释清楚，所以在此就不详细展开了。有兴趣的读者可与键人私下讨论交流。 那么我们绘制一下日光在水珠中的光路图 我们把整个图缩小…… 经过实验，我们得到： ∠SOB=40° ∠SOR=42° 下面我们来解释为什么从上往下是红橙黄绿蓝靛紫。 光，只有当它所在的直线（光线、光线的反向延长线）经过眼的时候才能被看见。 接下来解释为什么彩虹是弧形 法线是垂直于折射面的。对于一个球面，其折射面应该是与入射点相切的那个平面，故入射点和水珠确定时，该面有且只有一个。 我们不妨只看红色光光线。我们发现，此时水珠的作用好似一个倾斜的平面镜，像这样： 那如果光线射偏了？ 那么入射面也歪过来了，即形成了一个斜过来的的平面镜。那么最后我们看到的光路图的透视图（需要一点空间感）是这样的： 既然这样那么…… 小水珠形成了一个虚拟的凹面镜。那么就能看到弧形的彩虹了。 如果没有地面的遮挡，理论上彩虹是圆形。 同时我也解决了： 为什么看不见太阳（因为它在背后） 为什么彩虹后面有乌云（因为面前要有水汽） 的问题 最后一个问题：倒过来的暗彩虹（霓）是怎么回事？ 霓的形成 霓是如图所示形成的，只当光线射在水珠偏下部分时，才会形成。 由于在水珠里形成了两次反射，虹中只有一次，所以霓偏暗。 由于实验得出红光“反射”角度为50°；紫光为53°，所以霓紫上红下，且霓在虹上方。 键人没有解决的问题 仔细看照片，似乎虹内部比外部要亮一点？？对此大家有什么想法呢？？键人期待广大读者们能与我讨论。键人认为比较有道理了的结论将会在下次公开！谢谢大家！ 最后，祝大家愉快。 参考书目：《乔乔的物理花园》