小水珠，弯彩虹

在夏季雨后乌云散去，阳光重新撒在大地上。有时人们会发现，在太阳对面的天空中出现极其美丽的半圆形彩虹。你可想过，这横跨天际的气势磅礴彩虹，却是细小的水珠造成的呢？微观世界的变化，给我们带来了宏观上的的神奇。

彩虹是由于阳光射到空中的微小水滴里，发生折射（两次折射，一次进水滴，一次出水滴）与反射（实际上是全反射）造成的。

图中显示了一条光线在进入一个球形的雨滴，有一些光线反射了，但还有一些光线沿着进入了雨滴，光线就按照法线定律折射。根据斯涅耳定律：sinA=ksinB（这里A是入射角，B是反射角，水的折射率k约为4/3）。当光线第二次遇到水滴与空气的边界点时，一部分光线折射出去进入空气，其余光线在水滴内反射，当光线第三次遇到水滴与空气的边界点时，一部分光线又反射了。这时，从水滴折射出进入空气的这部分光线就会形成彩虹。

下雨时，或者在雨后，空气中就充满着无数小水滴。他们就好像三棱镜一样，使得阳光经过他们时，不仅改变了前进的方向，还被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。如果角度适宜，就会形成我们看到的彩虹。彩虹的色带分明，红的排在最外面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、紫。这七彩的颜色又是如何出现的呢？

彩虹的颜色是由于太阳光包含了一定范围的波长。1666年，牛顿用三棱镜发现每种光的折射率是不同的，这就是所谓的色散。其中红光的折射率最小，k=1.3318，而紫光的折射率最大，k=1.3435。用公式分别计算可得红光的彩虹角大约为42.13度，紫光的彩虹角大约为40.16度。因此，彩虹中包含了七种颜色相分离的光弧。当人们看见彩虹时，是由不同来源的光线(即不同的雨滴)同时射入人眼形成的，所以看到的彩虹外面是红色，里面是紫色。

空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳，也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。

当太阳光与地面平行时，观看彩虹的仰角约为42度，而以相同视角射向眼睛的所有光束必在一个圆锥面上，假如在飞机上，则看见的彩虹就是完整的圆形，并且其正中心是飞机飞行的方向。一般来说，太阳光总是与地面成一定的角度，因此人们看到的彩虹一般是圆弧。

一般来说，只有夏天才能看到彩虹，这是因为夏天多下阵雨，雨的范围不大，往往是这边天空下雨，那边天空仍闪耀着强烈的阳光。而冬天阳光不够充足，并且很少下雨，阵雨机会就更少。虽然有时降雪，但是雪对光只有反射没有折射，是起不到小三棱镜作用的。所以降雪是不会形成彩虹的。