彩虹是如何形成的？

2024-02-23 06:17 来源：踏青网点击：

彩虹是如何形成的？

雨过天晴，当我们呼吸着新鲜的空气在公园散步的时候，偶尔会看到天边有一座彩色的拱桥连接着天地，非常美丽，这就是“彩虹”。在我国古代的神话故事中，女娲用五色石补天，彩虹就是五色石倾泻出来的光芒；西方神话故事中，则将彩虹视为一位女神，是沟通人间与天堂的使者。总之，美丽的彩虹都寄托了人们美好的心愿和向往。

那么彩虹到底是如何产生的呢？这就要从阳光的构成说起了。很久以来，人们一直以为阳光是没有任何颜色的，因此彩虹这一美丽的事物让大家困惑不已。

十三世纪时，一位叫做西奥多里克的德国传教士在一个玻璃球壳中装满了水，阳光穿过时，他惊喜地发现出现了彩色的光芒。这是人类首次在实验室中模拟了自然界中的彩虹。但他并不清楚彩虹产生的真正原因，猜测之所以出现彩色光芒，是因为阳光透过不同深度的水以后“蜕变”成为了彩色。

几百年后的1637年，另一位著名的物理学家笛卡尔通过实验检验了西奥多里克的推测。他发现，阳光透过不同厚度的玻璃，色彩并没有什么变化，从而推翻了西奥多里克的推论。在研究过程中，观察入微的笛卡尔注意到，身边的各种透明的物质对光线具有“弯折”的作用，例如将一支笔插入水中，看起来笔似乎被折断了一般。

随着研究的深入，笛卡尔进一步发现，不同物质对光线弯折的“能力”不同，他将这种弯折光线的“能力”称为“折射率”，并因此发现了著名的折射定律。笛卡尔的研究使得他可以初步的解释彩虹的成因，甚至通过数学计算出了著名的“彩虹角”，即人观看彩虹时的视线与太阳光的夹角。不过由于对阳光仍然没有充分的认识，所以他无法解释彩虹的彩色来源于何处。

直到一位大科学家出现，才使得人们揭开了彩虹的秘密，他就是大名鼎鼎的——牛顿。牛顿是科学史上划时代的人物，在物理学、数学等诸多领域都做出了极大的贡献，而当别人称赞他的成就时，他却谦逊地表示：“如果我看得更远一点的话，是因为我站在巨人的肩膀上。”

牛顿从笛卡尔等科学家们的著述中得到了很多启发，但他没有迷信权威，选择盲目地相信前辈们的推断，而是提出了很多质疑。1666年，牛顿利用在家休假的时间，找来了一块三棱镜（三角形的柱状玻璃），并将一个房间的门窗都封闭起来作为暗室，只在窗户上开了一个小孔，让阳光倾泻进来。他将三棱镜放置在小孔后，立刻在对面的墙上看到了色彩斑斓的彩色光带，如彩虹一般，按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列着。这个实验就是著名的“三棱镜色散实验”，这个实验被誉为最美的科学实验之一。

这一发现让牛顿兴奋不已，但他并未因此沾沾自喜，停滞不前。他想，既然三棱镜可以将阳光分解为彩色光带，是不是证明阳光就是由彩色光组成的呢？他找来第二块三棱镜放置在彩色光带上，仔细调整三棱镜的位置和角度，发现彩色光带通过第二块三棱镜后，又变成了没有色彩的阳光。

这一实验有力地证明，阳光是由各种不同颜色的彩色光混合而成的。借用笛卡尔关于物质“折光能力”的描述，牛顿提出，阳光之所以能够分解为不同颜色的光，是因为同一物质对不同颜色光的“折射率”不同。

那么彩虹到底是怎么产生的呢？正如牛顿发现的那样，水这种透明物质对不同颜色的光折光能力是不同的。雨过天晴，天空中的还悬挂着许许多多的小水滴，这些水珠对阳光中红色部分偏折能力差一些，对绿色光的偏折能力一般，对蓝紫色光偏折能力强一些，使得原本阳光中不同颜色的光分解开，无色的阳光因此呈现出了斑斓的色彩，这就是我们看到的“彩虹”。

实际上，彩虹不一定非要雨过天晴时的天边才能看到，只要满足相应的条件，在很多环境中都可以见到。例如瀑布旁边，由于湍急的水流飞奔而下，无数的小水珠飞溅到空中，形成了濛濛的雾气，在恰当的角度就可以看到彩虹。