书角茶桌

微小水滴构成的宏伟画作——彩虹

雨过天晴，人们有时会看到悬挂于天空中的彩虹。太阳和水滴的鬼斧神工造就了跨越天际的巨型画作。

由人工方法也可以制作彩虹。背向太阳而立，手捏软管向上喷水，形成大面积分散的小水珠，在面前则可以看到红色在上，紫色在下的小型彩虹。无论水珠的散布形状变换什么花样，都会发现彩虹的位置却固定不变。

是何原因让我们看到彩虹的呢？大概在小学我们就亲手作过三棱镜试验，一个小小的玻璃制三棱镜可将光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。这是由于玻璃（三棱镜）对光的折射率依波长不同而有些许差异所致。而我们看到彩虹的理由是由于“水滴对光的折射率依波长不同有些许差异所致。”

太阳光是连续光，其中含有人眼可感知的可见光，其波长分布于380~780nm（不同学科和应用领域，定义范围略有差异）范围内。水对分光的折射率随波长不同略有差异，例如，对短波长紫光的折射率就大于对长波长红光的。因此，由同一位置射入水滴的太阳光中，由于红光和紫光的不同，藉由水滴折射、反射之后，会以略有不同的角度出射。同一人看彩虹，如图所示，人眼的感知对紫光的角度为40°，而对红光的角度为42°。这样，水滴出射的太阳光在观察者的眼中从上至下就形成了由七色（其实远不止七色）组成的连续色带。

“通常看到的彩虹”是红色位于上方，紫色位于下方的。但实际上，彩虹也有主虹和副虹之分。“通常看到的彩虹”是主虹。副虹通常可以在主虹的更上方看到，但大多数情况仅是隐约可见。太阳光经水滴中的一次反射形成主虹，经二次反射，以相当弱的光进入我们的眼中的便是副虹。