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  • 1 # 使用者5080957013664

    大家都知道彩虹為什麼有七種顏色。因為下完雨後,天空中的小水珠會折射太Sunny(由多種顏色混合而成的),而水對不同顏色的光有不同的折射率,經過兩次折射後,不同顏色的光被折射得程度不一樣,所以不同顏色就分開來了。於是我們就看到彩虹了。但是,為什麼彩虹不是直的,而是彎的呢?(這句話怎麼聽著這麼奇怪?)而且還那麼圓呢?難道因為太陽是圓的?還是什麼其他的原因呢?

    這還是要從折射說起。平時我們看到的彩虹形成圖都是二維的,但是實際中小水珠是三維的。

    (2019.07.26注:經 @ldm0 指出,我意識到下面這個光路圖有錯誤。經過第一次折射的的光線不一定打在水珠後面的正中間,如果是的話,那麼出射的光線應該和入射的光線平行。但我想表達的意思就是入射在水珠那個虛圓線上的光線經過折射之後會以一個圓錐體的形狀出去,這個可以由對稱性得出。由於電腦上沒有合適簡單易操作畫圖軟體,暫時不更新光路圖,不好意思。)

    如上圖,對一個小水珠分析(我們暫時僅僅考慮一種顏色的光,比如紅色。)所有入射在小水珠上那個虛線圓圈上的太Sunny經過折射反射後,會形成一個大光圈。而一般我們都假設入射的太Sunny是平行的。那麼我們是如何看見光線的呢?如下圖,如果你的眼睛正好處於那個經過小水珠折射和反射過後形成的光圈上面,也就是說從這個小水珠出射的紅色光進入了你的眼睛,那麼你就看到這個小水珠是紅色的。

    這個時候你只是看到彩虹中的一個點,接下來我們來看一看你是如何看到其他紅色的點的,以及這些點(小水珠)是如何自己排在一個圓上面的。換個角度,正面來看一看。

    如上圖,你眼睛能看到那些紅色小水珠,說明你的眼睛處於它們發出的光圈上。而所有的小水珠都位於它們發出的光圈的圓心。這樣排下來,這些你能看到的小水珠必須處於一個以你眼睛為中心的圓上,否則它們發出的紅光不能進入你的眼睛。這就解釋了彩虹為什麼是圓形的了。

    所以結論:

    1. 彩虹並不是一個像桌子,椅子那樣實實在在存在的東西,它只是一個有規律的光學現象。所以,現實中我們所看到的物體不一定要實實在在存在才能被看到,完全可以像彩虹這樣,只是讓進入你眼睛的光線排列得有規律,讓你看起來那裡有一個東西存在。而現代的全息術就是透過操控光線來讓我們看到不存在的物體,這是一個“眼見不一定為實”的時代;

    2. 既然彩虹不是實實在在存在的東西,那麼就沒有“彩虹的兩個腳下藏著很多美味的糖果”一說了。事實上,你永遠不能走近彩虹。

    3. 好訊息是:每個人都有自己的彩虹!你看到的彩虹和別人看到的彩虹並不是“同一個”!透過上面的分析可以知道,每個人看到的彩虹都是以他的眼睛為中心的。( 其實是一個斜著的圓形,為一個圓錐的截面)

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