雨過天晴，有時天邊會出現一道彩虹。這道彩虹的背後其實蘊藏著豐富的知識。為什麼雨後會出現彩虹？為什麼彩虹由七種顏色構成？為什麼彩虹的形狀是弧形，而不是直線？下面就讓我們一起揭開這座「七彩拱橋」的奧秘吧。
為什麼雨後會出現彩虹？
彩虹是太陽光照射到空氣中的水滴時，光線被折射及反射後所形成的一種光學現象。剛下完雨的空氣中，會懸浮著許多小水滴，在太陽光的照射下，便產生了折射和內反射。而太陽的可見光——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色的波長不一樣，當它們照射到空氣中這些小水滴時，各色光被小水滴折射的程度也不同，因此被分解形成了七色光譜。彩虹的明顯程度和小水滴的大小息息相關。小水滴的體積越大，我們肉眼所能看到的彩虹就越明顯、越鮮亮；小水滴的體積越小，則越不明顯。
為什麼彩虹能擁有七種顏色？
要知道，看似透明的太陽光本身就擁有七種顏色，光的折射與反射令這七種顏色以「彩虹」的形態呈現。一般情況下，光是沿直線傳播的，但當遇到了空氣中的小水滴時就會發生折射，就如光線在水中也會產生折射一般。於是當陽光照射到小水滴時，看似透明的太陽光會先折射一次，然後在小水滴的背面發生反射，最後離開小水滴時再折射一次。於是小水滴就把陽光分解成了7種顏色的光，再加上光折射的角度因顏色的不同而不同，所以7種顏色會以不同的順序排列起來，形成七色光帶。
為什麼彩虹是弧形的？
當一道光束碰到了水滴，通常會出現兩種情況：一種是光可能暢通無阻，直接穿過去；另一種是它可能碰到水滴的前緣。在進入時，在水滴內部產生彎曲，接著從水滴後端反射回來，再從水滴前端離開，然後折射出來。光穿越水滴時彎曲的程度，是根據光的波長(即顏色)而定的。在七色光中，每種顏色的光都有對應的波長，且不同波長的光穿過水滴時會有不同的彎曲度。其中，紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依次類推，彎曲最少的是紫色光。此外，彩虹之所以是彎曲的，還與地球本身就是一個球體並且被厚厚的大氣覆蓋有關。
彩虹是大自然的巧妙一景，也是解釋光學知識的活教材，民間還流傳著許多和彩虹有關的氣象諺語，如「東虹日頭西虹雨」等，能夠根據彩虹出現在天空中的位置，預測未來的天氣。
本文由北京市第六十五中學一級教師胡曉豔進行科學性把關。
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作者： 程方潔 [責任編輯: 魏承瑤]