夏季雨后，在對著太陽那邊的天空，常會出現(xiàn)彩色圓弧，伴有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色。這種圓弧常出現(xiàn)兩個，其中紅色在外、紫色在內(nèi)顏色鮮艷的叫“虹”，另一個紫色在外、紅色在內(nèi)顏色較淡的叫“霓”，人們稱這種美麗的自然現(xiàn)象為虹霓。
自古以來就有許多解釋虹霞的神話。它是怎樣形成的。為什么有如此美麗的顏色？為什么虹的顏色比霓的鮮艷？為什么虹是紅色在外、紫色在內(nèi)，而霓則相反，等等。
我國早在殷代甲骨文里就有了虹的記載，當(dāng)時把虹字形象地寫成“＝”。到了唐代，對虹有了比較科學(xué)的解釋。唐初孔穎達(dá)（574一648）在《禮記注疏·月令》中寫道：“若云薄漏日，日照雨漏則虹生?！边@里已粗略地揭示了虹的成因。在歐洲，英國科學(xué)家羅吉爾·培根（1214～1292）最早指出虹霓是由太陽光照射空中的雨滴，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象而形成的。牛頓（1642～1727）根據(jù)他發(fā)現(xiàn)的光的色散現(xiàn)象，首先解釋了虹霓美麗色彩的成因。從而人們知道，雨后，空中懸浮著一些小水滴，太陽光以一定的角度射入水滴并在水滴內(nèi)發(fā)生折射和反射，然后再從水滴中射出，進(jìn)入眼睛，我們就看到了虹霓。由于水滴對波長不同的各單色光的折射率不同，于是太陽光在水滴中折射時，發(fā)生色散現(xiàn)象。紫光偏折最厲害，紅光偏折最小，其他顏色的光夾在這兩者之間。色散后的各單色光在水滴內(nèi)表面上反射，再從水滴折射到空氣中，就形成了彩色條帶。虹霓的美麗色彩可以說是太陽可見光譜的自然體現(xiàn)。
為什么虹比霓的顏色鮮艷，而且彩色排列的秩序相反呢？這是因為，虹是射在水滴上部的太陽光，經(jīng)折射后，在水滴內(nèi)表面上反射一次，再折射出水滴而形成的，如圖4－10所示；而霓則是由射入水滴下半部的太陽光，在水滴內(nèi)折射后，在其內(nèi)表面經(jīng)兩次反射，再折射出水滴形成的，如圖4－11所示。所以兩者紅光和紫光上下排列的次序相反。正是因為形成霓的光線在水滴內(nèi)反射的次數(shù)較形成虹的光線在水滴內(nèi)反射的次數(shù)多，能量損失大，所以霓的色彩較虹的暗淡。
虹霓的形狀和顏色在物理上得到了解釋，但它們還隱藏了人的肉眼看不見的秘密，這就是虹霓的偏振現(xiàn)象。如果用偏振片或尼科耳作為檢偏器觀察虹霓，會發(fā)現(xiàn)當(dāng)檢偏器轉(zhuǎn)到一定的方向時，虹霓的一部分便隱去了，這證明虹霓是部分偏振光，經(jīng)計算還可發(fā)現(xiàn)虹霓的偏振度很高，近乎是線偏振光。
自古以來就有許多解釋虹霞的神話。它是怎樣形成的。為什么有如此美麗的顏色？為什么虹的顏色比霓的鮮艷？為什么虹是紅色在外、紫色在內(nèi)，而霓則相反，等等。
我國早在殷代甲骨文里就有了虹的記載，當(dāng)時把虹字形象地寫成“＝”。到了唐代，對虹有了比較科學(xué)的解釋。唐初孔穎達(dá)（574一648）在《禮記注疏·月令》中寫道：“若云薄漏日，日照雨漏則虹生?！边@里已粗略地揭示了虹的成因。在歐洲，英國科學(xué)家羅吉爾·培根（1214～1292）最早指出虹霓是由太陽光照射空中的雨滴，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象而形成的。牛頓（1642～1727）根據(jù)他發(fā)現(xiàn)的光的色散現(xiàn)象，首先解釋了虹霓美麗色彩的成因。從而人們知道，雨后，空中懸浮著一些小水滴，太陽光以一定的角度射入水滴并在水滴內(nèi)發(fā)生折射和反射，然后再從水滴中射出，進(jìn)入眼睛，我們就看到了虹霓。由于水滴對波長不同的各單色光的折射率不同，于是太陽光在水滴中折射時，發(fā)生色散現(xiàn)象。紫光偏折最厲害，紅光偏折最小，其他顏色的光夾在這兩者之間。色散后的各單色光在水滴內(nèi)表面上反射，再從水滴折射到空氣中，就形成了彩色條帶。虹霓的美麗色彩可以說是太陽可見光譜的自然體現(xiàn)。
為什么虹比霓的顏色鮮艷，而且彩色排列的秩序相反呢？這是因為，虹是射在水滴上部的太陽光，經(jīng)折射后，在水滴內(nèi)表面上反射一次，再折射出水滴而形成的，如圖4－10所示；而霓則是由射入水滴下半部的太陽光，在水滴內(nèi)折射后，在其內(nèi)表面經(jīng)兩次反射，再折射出水滴形成的，如圖4－11所示。所以兩者紅光和紫光上下排列的次序相反。正是因為形成霓的光線在水滴內(nèi)反射的次數(shù)較形成虹的光線在水滴內(nèi)反射的次數(shù)多，能量損失大，所以霓的色彩較虹的暗淡。
虹霓的形狀和顏色在物理上得到了解釋，但它們還隱藏了人的肉眼看不見的秘密，這就是虹霓的偏振現(xiàn)象。如果用偏振片或尼科耳作為檢偏器觀察虹霓，會發(fā)現(xiàn)當(dāng)檢偏器轉(zhuǎn)到一定的方向時，虹霓的一部分便隱去了，這證明虹霓是部分偏振光，經(jīng)計算還可發(fā)現(xiàn)虹霓的偏振度很高，近乎是線偏振光。