空中虹霓

夏雨过后，面向太阳的天空经常出现彩色弧线，伴随着红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七种颜色。这种弧通常有两条。一个外面是红色，里面是紫色的叫做彩虹，另一个外面是紫色，里面是红色的叫做霓虹灯。人们称这种美丽的自然现象为彩虹。自古以来，有许多神话解释夏虹。它是如何形成的。为什么有这么漂亮的颜色？为什么彩虹比霓虹灯更亮？为什么外面的彩虹是红色的，里面的是紫色的，对面的是霓虹灯，等等。我国在殷墟甲骨铭文中记载了彩虹，当时彩虹字被生动地写成“=”。唐代对洪的解释更为科学。唐初，孔(574-648)在《礼记·礼记·月令》中写道:“云若薄，日若漏，日若漏，虹必长。“彩虹的成因已经在这里大致揭示了。在欧洲，英国科学家罗杰·培根(1214 ~ 1292)第一个指出天空中的雨滴被阳光反射和折射。牛顿(1642 ~ 1727)首先根据他发现的光的色散现象解释了彩虹美丽颜色的原因。因此，人们知道雨后，有一些小水滴悬浮在空气中。阳光以一定的角度进入水滴，在水滴中折射和反射，然后从水滴中射出进入眼睛。我们可以看到彩虹。因为水滴对于不同波长的单色光具有不同的折射率，所以当阳光在水滴中折射时会出现色散现象。紫光偏转最多，红光偏转最少，其他颜色的光夹在两者之间。分散后的单色光在水滴的内表面反射，然后从水滴折射到空气中，形成一个彩色带。彩虹美丽的颜色可以说是太阳可见光谱的自然体现。

为什么彩虹比霓虹灯亮，而颜色排列的顺序却相反？这是因为彩虹是由入射到水滴上部的太阳光形成的，太阳光被折射后，在水滴的内表面反射一次，然后折射水滴，如图4-10所示。另一方面，氖是由阳光进入水滴的下半部分形成的，它在水滴中折射，然后在其内表面反射两次并折射出水滴，如图4-11所示。因此，红光和紫光以相反的顺序排列。正是因为形成氖的光在水滴中被反射的次数比形成彩虹的光在水滴中被反射的次数多，并且能量损失大，所以氖的颜色比彩虹的颜色暗。

彩虹的形状和颜色已经得到了物理解释，但它们也隐藏了肉眼看不见的秘密。这是彩虹的偏振。如果用偏光板或尼科尔作为分析器来观察彩虹，会发现当分析器转向某个方向时，彩虹的一部分会消失，这证明彩虹是部分偏振光。经过计算，还可以发现彩虹的偏振度非常高，几乎是线偏振光。