本帖最後由 金剛 於 2014-5-26 14:29 編輯
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象，彩虹看起來的所在位置，會隨着觀察者的位置改變而轉移。而一般看到彩虹也可能只是一半，並非全部(一座橋樣)，主要也因為區域性的氣候上水氣濕度差別的影響當觀察者看到彩虹時，它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央，其實是被水滴反射，放大了的太陽影像。所以彩虹以內的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向，虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當太陽在空中高於42度時，彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚麼彩虹不會出現在中午的原因，主要和太陽光入射的角度有絕對的關係。
彩虹由一端至另一端，橫跨84°。以一般的35mm照相機，需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機上，會看見彩虹會是完整的圓形而不是拱形。
蘇格蘭上空的虹與霓
早在中國唐朝，孔穎達就提出了「若雲薄漏日，日照雨滴則虹生」，表明了虹是日光照射雨滴所產生的自然現象。其後，張志和還進行了人工造虹的試驗，證實了虹的產生是陽光通過水滴的結果。他還指出，要看到虹必須「背日」[2] 。北宋時,精通天文曆算之學的進士孫彥先便提出「虹乃雨中日影也，日照雨則有之。」的說法，已解釋了彩虹乃是水滴對陽光的折射和反射[3] 。孫彥先的發現後來也被宋代沈括的夢溪筆談所引用及證實，且沈括也細微地觀察到虹和太陽的位置與方向是相對的現象[4]。孫彥先和沈括等人對虹的這些發現比西方早了幾百年。1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗，得出水對光的折射指數，用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顏色。
後來牛頓以玻璃稜鏡展示把太陽光散射成彩色之後，關於彩虹的形成的光學原理才全部被發現。
變化[編輯]
多重彩虹[編輯]
虹與霓的特徵是外弧（霓）的顏色排列與內弧（虹）相反，在兩道弧之間是黑暗的亞歷山大帶。
大多數人因為沒有積極的去觀察而不會注意到霓，霓是經常出現在主虹外側昏暗的第二道彩虹。霓是陽光經由雨滴內兩次反射和兩次折射產生的，出線的角度在50–53°（參看）。兩次反射的結果，使得霓的色綵排列和虹的弧相反，藍色在外而紅色在內。霓比虹暗弱，因為兩次反射不僅使得更多的光線逃逸掉，散布的區域也更為寬廣。在虹與霓之間未被照亮的天空，因為是亞歷山大最先描述的，所以被命名為亞歷山大帶。
更暗的第三道虹，甚至第四道虹，都曾經被拍攝過。這些是陽光在雨滴內經過三次或四次反射造成的。這些虹都出現在與太陽同一側的天空，第三道和太陽相距約40°，第四道則約為45°。因為陽光的關係，用肉眼很難看見[5]。
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