2021-03-24 13:39:26 公務(wù)員考試網(wǎng) 文章來源:未知
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彩虹,又稱天弓(客家話)、天虹、絳等,簡(jiǎn)稱虹,是氣象中的一種光學(xué)現(xiàn)象,當(dāng)太陽光照射到半空中的水滴,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內(nèi)圈呈紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫 七種顏色。事實(shí)上彩虹有無數(shù)種顏色,比如,在紅色和橙色之間還有許多種細(xì)微差別的顏色,但為了簡(jiǎn)便起見,所以只用七種顏色作為區(qū)別。
一、簡(jiǎn)介
彩虹,其實(shí)只要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背后以低角度照射,便可能產(chǎn)生可以觀察到的彩虹現(xiàn)象,彩虹最常在下午,雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn),這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗,而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會(huì)較容易被看到。另一個(gè)經(jīng)?梢姷讲屎绲牡胤绞瞧俨几浇,在晴朗的天氣下背對(duì)陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以制造人工彩虹。
月虹,又稱晚虹,是一種非常罕見的現(xiàn)象,在月光強(qiáng)烈的晚上可能出現(xiàn),由于人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辨顏色,故此晚虹看起來好像是全白色。
二、原理
彩虹是因?yàn)殛柟馍涞娇罩薪咏蛐蔚男∷,造成色散及反射而成。陽光射入水滴時(shí)會(huì)同時(shí)以不同角度入射,在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射。當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈,造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時(shí),陽光進(jìn)入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后離開水滴時(shí)再折射一次,總共經(jīng)過一次反射兩次折射。因?yàn)樗畬?duì)光有色散的作用,不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同,紅光的折射率比藍(lán)光小,而藍(lán)光的偏向角度比紅光大。由于光在水滴內(nèi)被反射,所以觀察者看見的光譜是倒過來,紅光在最上方,其他顏色在下。因此,彩虹和霓虹的高度不一樣,顏色的層遞順序也正好反過來。彩虹意旨光線經(jīng)過兩次折射一次反射,霓虹則是光線經(jīng)過兩次折射兩次反射。
三、變化
1.多重彩虹
大多數(shù)人因?yàn)闆]有積極的去觀察而不會(huì)注意到霓,霓是經(jīng)常出現(xiàn)在主虹外側(cè)昏暗的第二道彩虹。霓是陽光經(jīng)由雨滴內(nèi)兩次反射和兩次折射產(chǎn)生的,出線的角度在50–53°。兩次反射的結(jié)果,使得霓的色彩排列和虹的弧相反,藍(lán)色在外而紅色在內(nèi)。霓比虹暗弱,因?yàn)閮纱畏瓷洳粌H使得更多的光線逃逸掉,散布的區(qū)域也更為寬廣。在虹與霓之間未被照亮的天空,因?yàn)槭莵啔v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(jīng)被拍攝過。這些是陽光在雨滴內(nèi)經(jīng)過三次或四次反射造成的。這些虹都出現(xiàn)在與太陽同一側(cè)的天空,第三道和太陽相距約40°,第四道則約為45°。因?yàn)殛柟獾年P(guān)系,用肉眼很難看見。
Felix Billet (1808–1882) 敘述過更高階的虹,他描繪出第19道虹的位置,并稱此種模式為"彩虹玫瑰"。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),使用更明亮的光線和準(zhǔn)直良好的激光,可以觀察到更高階的虹。據(jù)報(bào)吳等多人在1998年使用類似的方法,以氬離子激光光束達(dá)到200階的虹。
2.反射虹和被反射虹
當(dāng)彩虹出現(xiàn)在水面的物體上時(shí),來自不同光路互補(bǔ)的兩個(gè)鏡弧可能分別出現(xiàn)在水面上和水面下。它們的名稱略有不同,如果水面是平靜的被反射虹將呈現(xiàn)鏡像出現(xiàn)在水面的地平線下方。陽光在抵達(dá)觀測(cè)者之前首先受到雨滴的偏折,然后經(jīng)過水面的反射。被反射虹,至少是一部分,經(jīng)?梢姡踔猎谛∷佣伎梢。
當(dāng)陽光在抵達(dá)雨滴前先被水面反射,它可能生成反射虹,如果水面夠大,整個(gè)表面也是平靜的,并靠近雨幕,反射虹便可能出現(xiàn)在地平線之上。它與正常的彩虹交會(huì)在地平線處,并且它的弧會(huì)在天空的較高處,因?yàn)樗闹行脑诘仄骄之上,而正常彩虹的中心在地平線之下。由于需要上述條件的配合,反射虹是很罕見的。
如果反射的弧再被反射,并且霓反射弧和他的反射弧同時(shí)都出現(xiàn),同時(shí)出現(xiàn)6條(或是8條)彩帶也是可能的。
3.全圓彩虹
全圓彩虹導(dǎo)因于雨滴對(duì)陽光的“內(nèi)反射”所造成的,因?yàn)橛甑魏涂諝獾恼凵渎什煌瑢?dǎo)致。
刷題鞏固
例題:彩虹是太陽光照射到空氣中的水滴時(shí),光線被折射及反射,在天空中形成的拱形七彩光譜。下列關(guān)于彩虹的說法正確的是:
A.冬天不易出現(xiàn)彩虹
B.水滴越大,彩虹越不明顯
C.彩虹上的藍(lán)光總在紅光上方
D.彩虹的明顯程度與陽光強(qiáng)度無關(guān)
正確答案是A
解析
本題主要考查物理常識(shí),涉及到彩虹相關(guān)知識(shí)。
A項(xiàng)正確,一般冬天的氣溫較低,在空中不容易存在小水滴,下陣雨的機(jī)會(huì)也少,所以冬天一般不容易有彩虹出現(xiàn)。
B項(xiàng)錯(cuò)誤,在陽光強(qiáng)度一定的條件下,彩虹的明顯程度,取決于空氣中小水滴的大小。小水滴體積越大,形成的彩虹越鮮亮,小水滴體積越小,形成的彩虹就不明顯。
C項(xiàng)錯(cuò)誤,水對(duì)陽光有色散作用,不同波長(zhǎng)的光的折射率有所不同。因?yàn)樗{(lán)光的折射率比紅光大,致使藍(lán)光的偏折程度大。所以紅光在最上方,其它顏色在下。
D項(xiàng)錯(cuò)誤,彩虹的明顯與否,一主要取決于在各色光的寬度上,寬度大就明顯,寬度小則各色光重疊不明顯;二與太陽光的強(qiáng)度有一定關(guān)系,因?yàn)樘柟鈴?qiáng)可以影響各色光的亮度。因此彩虹明顯度與太陽光強(qiáng)有關(guān)。
故正確答案為A。
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