當太陽(yáng)光進(jìn)入水滴時(shí)，太陽(yáng)光中紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等不同顏色的光在水滴內的折射角度不同。如果此時(shí)觀(guān)察者站在合適的位置，就能看到由這些不同顏色光沿不同方向傳播后組合形成的彩虹。比如，雨后空氣中有大量小水滴，這時(shí)候就很容易出現彩虹。

彩虹不僅僅是一道七色光譜，它的色彩層次其實(shí)遠比人們肉眼所見(jiàn)要豐富得多。在紅橙黃綠藍靛紫之間，還存在著(zhù)無(wú)數細微的顏色變化。但為了便于描述和理解，人們通常將這七種顏色作為彩虹的主要代表。

彩虹的形成主要依賴(lài)于光的折射、反射和色散。太陽(yáng)光是由多種顏色的光線(xiàn)組成的，當陽(yáng)光穿過(guò)空氣中的水滴時(shí)，會(huì )發(fā)生以下幾個(gè)步驟：

光的折射：當陽(yáng)光進(jìn)入水滴時(shí)，由于水的折射率與空氣不同，光線(xiàn)會(huì )發(fā)生折射，改變其傳播方向。這個(gè)過(guò)程使得光線(xiàn)在水滴內部的路徑發(fā)生了彎曲。

光的反射：光線(xiàn)在水滴內部遇到水滴的后面時(shí)，會(huì )發(fā)生反射。大部分光線(xiàn)會(huì )反射回水滴內部，形成一個(gè)完整的光路。

光的色散：不同顏色的光在水中的折射率不同，因此它們在水滴內部的折射角度也不同。這就導致了光線(xiàn)的分散，形成了彩虹的多種顏色。

光的再次折射：當光線(xiàn)從水滴的另一面射出時(shí)，它又會(huì )經(jīng)歷一次折射，進(jìn)一步增強了色彩的分離效果。

彩虹為什么總是彎曲的?
想象你看著(zhù)東邊的彩虹，太陽(yáng)在從背后的西邊落下。白色的陽(yáng)光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣，向東通過(guò)了你的頭頂，碰到了從暴風(fēng)雨落下的水滴。當一道光東碰到了水滴，會(huì )有兩種可能:一是光可能直接穿透過(guò)去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進(jìn)入時(shí)水滴內部產(chǎn)生彎曲，接著(zhù)從水滴后端反射回來(lái)，再從水滴前端離開(kāi)往我們這里折射出來(lái)。這就是形成彩虹的光。

水滴對光的反射，折射加色散形成彩虹。色散后不同色光出射的方向不同，對一個(gè)水滴出射的光我們只有站在特定的觀(guān)察點(diǎn)上才能看見(jiàn)特定的顏色光，而我們平時(shí)是站在固定的觀(guān)察點(diǎn)上去看空中多個(gè)水滴，這樣，不同水滴中出射的同一種色光能夠到達眼睛，這些水滴必然是在空中排成圓弧(相對觀(guān)察者講)。如果觀(guān)察點(diǎn)移動(dòng)，就由一組新的水滴構成一個(gè)新的圓弧，其實(shí)我們每個(gè)人看到的并不是同一個(gè)彩虹。

人造彩虹的核心是利用水滴來(lái)模擬大氣中的雨滴。當陽(yáng)光照射到水滴上時(shí)，光線(xiàn)會(huì )進(jìn)入水滴內部，發(fā)生折射，改變方向。當光線(xiàn)從水滴內部射出時(shí)，會(huì )發(fā)生反射，再次改變方向。

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